世界最大超导托卡马克装置JT-60SA实现全球首次百微秒级实时通信

3月25日，日本量子科学技术研发机构（QST）与NTT株式会社联合宣布，双方在超导托卡马克装置JT-60SA的控制系统中，首次以低于100微秒的速度实现高频实时通信。这一成果不仅在全球范围内首次验证了该技术在大型托卡马克装置上的可行性，更为未来核聚变原型炉的长时稳定运行奠定了坚实的“数字基石”。

JT-60SA全景图

聚变的核心在于模拟太阳内部的核反应。然而，随着等离子体压力升高，其内部极易产生瞬间爆发的不稳定性（如破裂），若不能在极短时间内予以抑制，将导致放电终止甚至损坏设备。

对于未来的商业聚变堆而言，设备规模的扩大使得控制计算机之间的距离延伸至数百米，数据量也大幅增加。传统的通信网络受限于延迟和抖动，难以在极短时间内完成数据的采集、计算与指令下发。这一通信瓶颈，曾是制约高参数等离子体长时运行的关键拦路虎。

此次QST与NTT的合作，依托于世界最大的超导托卡马克实验装置JT-60SA，成功攻克了这一难题。

双方团队设计并构建了一套专用的控制网络，创新性地研发了“超高频确定性通信技术”。该技术通过两大核心革新实现了性能飞跃.

⚪通信协议极致优化：针对聚变控制“周期性重复通信”的特征，摒弃了传统通用网络在发送前交换控制信息的冗长流程，转而采用预分配机制，将通信控制信息嵌入确认应答中，大幅削减了传输延迟。

⚪消除网络抖动：引入类似时间敏感网络（TSN）的发送时序控制机制，消除了多节点数据汇聚时的等待排队现象，确保了数据传输在微秒级的绝对准时与稳定。

实测数据显示，在长达400米的传输距离下，该系统成功实现了1千字节数据量在100微秒内的稳定传输。这是全球首次在如此严苛的距离与容量约束下，达成万分之一秒级的高频实时通信。

这项技术的成功验证，为JT-60SA即将开展的高功率加热实验提供了核心保障，使其有能力挑战更高压力等离子体的长时间维持，探索更先进的运行模式。未来的商业聚变堆（如ITER及后续原型炉）需要利用少量的传感器预测并控制巨大的等离子体体积，这对控制系统的算力和通信提出了极高要求。本次突破证明了分布式控制集群在远距离下协同工作的可行性，是实现原型炉稳态运行不可或缺的前提。

QST与NTT表示，此次合作仅是起点。双方将进一步强化联动，计划将更多前沿通信技术导入核聚变研发体系，持续优化等离子体的实时预测与控制算法。