L'antenne topologique pourrait ouvrir la voie aux réseaux 6G.
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S'appuyant sur des concepts issus de la photonique topologique, des chercheurs de Singapour, de France et des États-Unis ont conçu une antenne compacte capable de traiter des signaux térahertz (THz) riches en informations. Dans un article publié dans Nature Photonics , l'équipe, dirigée par Ranjan Singh de l'Université de Notre Dame, indique qu'avec des améliorations supplémentaires, cette conception pourrait contribuer au déploiement des futurs réseaux sans fil de sixième génération (6G), permettant ainsi un partage de données à des vitesses sans précédent.
Pourquoi la 6G a besoin d'antennes térahertz
Dans un avenir proche, les réseaux 6G devraient permettre des débits de données d'environ un térabit par seconde, soit l'équivalent du transfert de la moitié de la capacité de stockage d'un smartphone de milieu de gamme en une seule seconde. Pour atteindre de telles vitesses, les systèmes sans fil devront fonctionner à des fréquences térahertz, bien supérieures à celles utilisées par les réseaux 5G actuels.
Cependant, avant que les fréquences THz puissent être utilisées de manière fiable, des améliorations majeures sont nécessaires au niveau des antennes qui transmettent et reçoivent ces signaux.
Dans les générations précédentes de technologies sans fil, les gains de performance provenaient souvent de la construction de réseaux d'antennes plus grands ou de l'introduction de composants à balayage actif mécaniquement complexes. Bien qu'efficaces, ces approches augmentent les coûts, la complexité et le risque de panne. Sans une refonte fondamentale du traitement des données aux fréquences THz, ces problèmes pourraient rendre le déploiement de la 6G à la fois difficile et impraticable.
Emprunter des concepts à la photonique topologique
Pour relever ce défi, l'équipe de Singh s'est tournée vers la photonique topologique, un domaine qui étudie les structures artificielles contraignant la lumière à se propager le long de chemins protégés. En structurant soigneusement les matériaux, les chercheurs peuvent créer des dispositifs compacts où les ondes électromagnétiques sont protégées de la diffusion et des défauts, même dans les virages serrés.
Pour exploiter ces effets, l'équipe a conçu une puce en silicium perforée d'un réseau de trous triangulaires de deux tailles différentes : 99 ou 264 micromètres de diamètre.
En disposant les orifices de différentes tailles selon des motifs précis, les chercheurs ont pu contrôler si le rayonnement THz continuait de circuler à l'intérieur de la puce ou s'échappait selon un angle défini. Cette fuite contrôlée produit un cône de signaux THz sortants porteurs d'informations, transformant ainsi la structure en une antenne.
Large couverture grâce à une conception passive
Le rayonnement THz se propageant en différents points de l'antenne, il assure une couverture horizontale et verticale. En mode émetteur, il peut atteindre environ 75 % de l'espace tridimensionnel environnant, soit plus de 30 fois la couverture de nombreuses antennes THz existantes.
Inversement, cette même structure peut également servir de récepteur, capturant les signaux THz entrants sur une plage tout aussi étendue et les acheminant vers la puce.
Tout au long de ces démonstrations, l'antenne a maintenu des débits de données des centaines de fois supérieurs à ceux atteints par d'autres dispositifs THz de pointe.
Surtout, tout cela pourrait être réalisé grâce à une conception entièrement passive et relativement simple, le contrôle étant intégré directement à la géométrie de la puce plutôt que délégué à des pièces mobiles externes. Ceci permettrait de réduire les coûts d'exploitation tout en diminuant considérablement le risque de panne mécanique.
Vers des puces térahertz 6G entièrement intégrées
S’appuyant sur ces résultats, l’équipe de Singh cherche désormais à explorer comment intégrer sur une seule puce tous les éléments d’un système de communication THz, y compris la transmission, la réception et le traitement du signal. Si ces progrès sont réalisés, ils pourraient nous rapprocher de réseaux 6G fiables, capables de gérer les signaux THz avec la même fluidité que les réseaux actuels gèrent les données à plus basse fréquence.
https://phys.org/news/2026-02-topological-antenna-pave-6g-networks.html