2025年2月21日，北京大学电子学院前沿论坛第81期成功举办。论坛特邀香港大学电机电子工程系主任、美国国家发明家科学院院士、IEEE会士黄凯斌教授担任主讲嘉宾。黄教授以“里德堡原子接收器：无线通信的新前沿”为主题，为在场师生带来了一场内容丰富、视野开阔的学术报告。

电子学院党委副书记程翔教授对黄教授的莅临表示热烈欢迎。程翔教授指出，黄教授取得了卓越的学术成就，黄教授与北京大学渊源深厚，十年前曾参与北京大学组织的5G技术研讨活动。在通信技术即将迈入6G时代的背景下，黄教授再次受邀，就6G及未来通信技术的前沿发展开展学术报告。程翔教授还对出席活动的北京大学原常务副校长王义遒教授及校内外师生表示欢迎，并鼓励与会者积极参与学术交流，共同探索通信技术的未来发展。本次报告由电子学院张嘉楠助理教授主持，80余名校内外师生参会。

黄凯斌教授从6G通信场景需求出发，深入浅出地介绍了里德堡原子接收器（RARE）的研究背景。他指出，当前天线灵敏度不足是限制信号传输距离的重要因素。传统接收器电荷载流子的热运动导致无法避免的热噪声；而RARE通过量子机制避免了这一问题，利用里德堡原子的高激发态特性，通过电磁感应透明效应实现了对无线信号的超高灵敏度探测，与传统接收器相比灵敏度提升了100倍。黄教授强调，这一技术突破为未来通信系统的高灵敏度接收提供了全新思路。

在报告中，黄教授详细介绍了原子接收器的基本原理。他首先从量子力学的基础概念入手，阐述了电子跃迁、共振频率及电磁感应透明技术的核心机制。黄教授指出，原子接收器在传统发射器的基础上，只需替换接收器部分即可实现商业化部署，具有较高的实用价值。他进一步解释了量子态矩阵的描述方法，并通过哈密顿算符分析了外部能量对量子系统的影响。黄教授特别提到，通过观察拉比频率，原子接收器能够检测信号幅度，实现下变频功能，尽管无法获取相位信息，但其高灵敏度为长距离传输和高精度传感提供了可能。与传统接收器相比，原子接收器具有显著优势。传统接收器依赖天线增益，通过增加天线面积来增强信号强度，但受限于热噪声。而原子接收器基于电偶极矩的电子跃迁机制，噪声主要来自光子散粒噪声，其强度远低于热噪声，从而大幅提升了信噪比。此外，原子接收器具有360度全向接收能力。然而，黄教授也指出，原子接收器的数据信号带宽较窄，响应时间约为100纳秒，这限制了其在高数据速率通信中的应用，但在长距离传输和高精度传感方面表现优异。

黄教授还分享了团队在RARE辅助多天线通信（MIMO）领域的最新进展。他提到，团队通过改进相位恢复算法，成功解决了复数信号检测问题，并在传感领域提出了创新的自参考架构，实验验证了其与传统方法相当的传感精度。

互动环节中，师生们就原子接收器与传统天线的区别、散粒噪声与热噪声的关系、技术瓶颈及预期应用场景等问题与黄教授展开了深入讨论。黄教授详细解答，现场气氛热烈。黄教授表示，原子接收器作为一个新兴研究领域，虽然需要重新设计许多现有通信技术，但也为传感、通信及无线能量传输等领域带来了广阔的研究机会。他鼓励在场师生探索这一前沿方向，推动相关技术应用。

报告结束后，电子学院党委副书记程翔教授为黄凯斌教授颁发了“北京大学电子学院前沿论坛”纪念牌，并合影留念。此次论坛为师生搭建了与顶尖学者深入对话的平台，同时也为未来无线通信技术的研究与创新开辟了新的思路与方向。