对快速数据共享和处理的需求引发了无线通信系统中对更大带宽的竞赛。埃德霍尔姆定律描述了这一点，该定律指出带宽和数据速率大约每年半增加一倍。随着我们的无线网络接近极限，对更快数据速率的追求促使研究人员探索未知领域：毫米波、太赫兹和光学频率等更高频段。

虽然短距离无线系统已采用毫米波长，但未来的需求还需要更多。光无线通信提供高带宽，但面临安全法规和噪声问题带来的挑战。太赫兹通信可以为日常应用提供令人难以置信的快速数据速率，甚至是集成微处理器等芯片级应用。

现代计算严重依赖多核处理器——包含多个处理单元的微型设备。最近，制造商一直在通过添加更多处理单元和缩小芯片系统来提高性能。这导致狭小的空间内单个计算部件的数量显着增加，使得它们之间的连接更加复杂。然而，这些部件的传统连接方式效率低下，并且会降低系统速度。

为了应对这一挑战，出现了一个令人兴奋的解决方案：使用在太赫兹范围内运行的无线通信方法。这些方法可以在系统的各个组件之间建立快速有效的无线连接。然而，有效实施这些技术需要在系统接收器端集成用于处理信号的不同组件。这涉及从传输信号中检测和解码信息的关键任务。此外，将接收器天线与太赫兹载波信号的特定波长对准存在使接收器紧凑化的困难。

因此，当前的方法通常会导致接收器体积庞大、笨重且不可靠。这种限制促使研究人员集中精力开发创新的接收器技术，这些技术不仅体积小、重量轻，而且功耗更低。

我们的研究团队推出了一个全面的理论框架：量子尺度太赫兹信号探测器和解调器。这种创新方法利用了电荷载流子在受到强烈周期性驱动时的量子行为。我们的研究结果发表在《PhysicaScripta》杂志上。

在凝聚态物理领域，利用光与物质的相互作用将量子材料驱动到远离平衡的状态对于揭示在平衡设置中仍然无法达到的新量子相至关重要。在经常被引用的方法中，Floquet工程脱颖而出。这项技术使研究人员能够探索当系统受到强烈的时间周期辐射时出现的许多新颖的量子态[1,2,3]。

得益于Floquet工程，我们已经证明二维半导体量子阱电导率与特定范围内施加的辐射频率呈线性关系。我们的研究结果的基础在于理解对二维半导体进行周期性驱动可以增强其电导率。

这种增强是由于施加场改变电子波函数而发生的，导致电子杂质散射概率降低[4]。这一发现为量子无线接收器铺平了道路，该接收器旨在检测和整理最小规模的调频无线数据。

利用这一突破，我们进行了数值模拟，展示了创建在太赫兹范围内运行的短程无线通信量子无线频率解调器的可行性。我们的研究引入了一种接收和解码跨太赫兹频谱的数字调制信号的新颖方法，该方法通过使用基于GaAs/AlGaAs异质结构的仅几纳米厚的半导体量子阱来实现。

我们的研究结果揭示了一个充满非凡可能性的未知领域，可以改变芯片级无线通信技术。凭借提高效率和简化设计的潜力，我们的研究结果为下一代无线设备、电路和元件带来了可能性。这一进步为各种应用打开了大门，包括无线通信、雷达和量子技术的进步。

这个故事是ScienceXDialog的一部分，研究人员可以在其中报告他们发表的研究文章的发现。请访问此页面，了解有关ScienceXDialog以及如何参与的信息。

KosalaHerath是澳大利亚莫纳什大学电气与计算机系统工程系的博士生和高级计算与模拟实验室(qdresearch.net)的成员。

AmpalavanapillaiNirmalathas教授目前担任工程与信息技术学院研究副院长、无线创新实验室(WILAB)负责人以及电气与电子工程教授。

SarathD.Gunapala是一位固态物理学家，也是加利福尼亚州帕萨迪纳加州理工学院喷气推进实验室(JPL)的高级研究科学家。他领导喷气推进实验室的红外光子学小组。

MalinPremaratne在墨尔本大学获得了多个学位，包括理学士学位。分别于1995年、1995年和1998年获得数学学士学位、电气和电子工程学士学位(一级荣誉)和博士学位。目前担任莫纳什大学学术委员会副主席