2026年2月17日,日本国立信息通信技术研究所(NICT)发布了令人瞩目的科研成果:成功利用量子退火计算机与经典计算的混合信号处理方法,在室外实验中实现了10台设备的同时通信。这一成果标志着量子计算在无线通信领域的应用迈出了关键一步,也为6G时代大规模机器类通信需求的满足提供了全新的技术路径。
从技术背景来看,随着无人机、机器人和XR(扩展现实)设备的大规模普及,下一代无线通信系统(6G)需要在海量连接能力上实现远超当前5G的突破。根据NICT的分析,6G网络中的设备密度预计将比5G增加超过一个数量级。非正交多址接入技术(NOMA)被认为是应对这一挑战的关键方案之一,它允许多台设备在同一时间和频率资源上同时传输信号。然而,NOMA的实现面临着一个巨大的计算障碍:当多个设备的信号在基站叠加时,必须逐一检测和分离这些信号。如果设备数量为N,每台设备的调制阶数为M,那么信号组合的数量将以M的N次方量级呈指数增长,带来的计算复杂度使实时检测变得异常困难。
NICT的研究团队创新性地将量子退火机引入这一问题的求解过程。该团队此前已开发出一种混合信号处理方法——由量子退火机高效探索候选信号组合,再由经典计算机进行后处理以估计检测所需的概率分布。但旧方法仅适用于有限的通信场景,无法应用于现代移动通信系统中的多天线、多载波传输场景。此次突破的关键在于,NICT成功开发出一种新的混合信号处理方法,使其能够适用于多天线、多载波传输环境,并整合了信道估计等现代移动通信系统的核心组件,为6G的实际部署铺平了道路。
在具体实验中,NICT团队设置了基站配备4根接收天线、QPSK调制(M=4)以及8台连接设备(N=8)的参数条件,这对应着约4的8次方——约6万种可能的信号组合。在数值仿真中,模拟量子退火方法(SQA)的检测性能超越了业界广泛使用的线性最小均方误差(LMMSE)方法。随后的室外OTA实验中,团队分别使用SQA和D-Wave量子退火机进行验证,均实现了无差错的信号检测。
该成果于2026年1月9日在IEEE CCNC 2026国际会议上正式发表。NICT在新闻稿中强调,这一结果代表了向未来6G网络中实现大规模机器间通信迈出的重要一步,其应用场景涵盖无人机群控、工业机器人协同和XR沉浸式体验等前沿领域。分析人士指出,虽然当前的演示仅涉及10台设备的同时通信,但这一方法论的验证具有里程碑意义,为6G海量连接场景下的信号处理提供了全新的范式。