文 | 宪恒
编辑 | 宪恒
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1.2公里，打破极限！中国科学家用超导技术叩响太赫兹时代大门，但未来征途漫漫
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想象一下，未来你的手机下载速度将是5G的100倍，一部高清电影只需眨眼间就能完成下载；医院里，医生利用太赫兹技术快速无损地检测出癌细胞，为患者争取宝贵的治疗时间；考古学家利用太赫兹波穿透文物表层，窥探千年历史的奥秘……这并非科幻电影中的场景，而是太赫兹技术带来的未来图景
中国科学院紫金山天文台传来振奋人心的消息：由其牵头的联合实验团队在青藏高原成功实现了基于超导接收的高清视频信号公里级太赫兹无线通信传输，传输距离达到1.2公里，这是国际上首次将高灵敏度太赫兹超导接收机技术成功应用于远距离无线通信系统，标志着大陆在太赫兹通信技术领域取得了重大突破，也意味着人类向未来高速通信时代迈出了关键一步
青藏高原上的“追光者”，捕捉电磁波中的“隐形巨人”
太赫兹波是指频率介于0.1到3太赫兹之间的电磁波，它位于微波和红外波之间，是电磁波谱中尚未被完全开发利用的区域，因此也被称为电磁波谱中的“太赫兹空白”
太赫兹波具有许多独特的优势：
高带宽：太赫兹波段的频率比目前使用的微波频段高出10到1000倍，这意味着它可以承载更大的数据量，实现超高速数据传输
低延迟：太赫兹波的波长短，传播速度快，因此可以实现更低的延迟，这对于实时通信和数据传输至关重要
高穿透性：太赫兹波可以穿透许多非金属材料，例如衣服、纸张、塑料等，这使得它在安检、医疗成像等领域具有广泛的应用前景
安全性高：太赫兹波的能量较低，不会对人体造成伤害，因此可以用于生物医学成像和治疗
正因如此，太赫兹技术被认为是未来通信、雷达、生物医学、安全检测等领域的关键技术，被誉为“改变未来世界的十大技术之一”
太赫兹技术的发展也面临着巨大的挑战，其中最主要的挑战之一就是信号衰减问题，太赫兹波在空气中传播时会迅速衰减，这使得远距离太赫兹通信十分困难
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为了攻克这一技术难题，世界各国科学家都在积极探索解决方案，中国科学院紫金山天文台的研究团队选择了一条充满挑战的道路——利用超导技术来提高太赫兹信号的接收灵敏度
超导“千里眼”，洞悉微弱信号中的无限可能
超导现象是指某些材料在温度降低到一定程度时，电阻突然消失的现象，利用超导材料制成的超导接收机具有极高的灵敏度，可以检测到极其微弱的信号
中国科学院紫金山天文台的研究团队经过近30年的技术积累，在太赫兹超导探测器技术方面已经处于国际领先水平，此次实验中，他们将自主研发的超导接收机应用于太赫兹通信系统，成功克服了信号衰减的难题
实验在海拔4000多米的青海省海西州雪山牧场亚毫米波天文观测基地进行，这里空气稀薄，水汽含量低，是进行太赫兹波段观测的理想场所
实验中，发射端信号发射强度仅为10微瓦，相当于手机基站发射强度的百万分之一，如此微弱的信号，就像是在茫茫宇宙中寻找一颗黯淡的星辰，研究团队利用超导接收机成功接收到了1.2公里外传输的高清视频信号，实现了公里级太赫兹无线通信传输，创造了新的世界纪录
“这就好比在更宽阔的道路上，驾驶性能更优越的汽车，几乎没有能量损耗，自然可以跑得更远”中国科学院紫金山天文台研究员李婧形象地解释道
未来征途漫漫，太赫兹技术将如何改变世界？
此次实验的成功，充分验证了利用超导接收系统开展太赫兹通信的独特优势，为未来空间、空地大容量太赫兹通信奠定了关键技术基础
未来，太赫兹技术将在以下领域发挥重要作用：
6G/7G移动通信：太赫兹通信将成为未来6G/7G移动通信的关键技术，实现超高速、大容量、低延迟的无线通信体验
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卫星通信：太赫兹波可以穿透大气层，实现高速率、大容量的卫星通信，为偏远地区提供高速网络连接
军事雷达：太赫兹雷达具有更高的分辨率和更强的穿透能力，可以用于探测隐形飞机、导弹等目标
生物医学：太赫兹波可以用于生物医学成像、疾病诊断和治疗，利用太赫兹波可以检测癌细胞、诊断皮肤病等
安全检测：太赫兹波可以穿透衣服、纸张等材料，可以用于机场、车站等场所的安全检查，检测隐藏的武器、毒品等违禁品
太赫兹技术的发展，将为人类社会带来巨大的变革，太赫兹技术的发展也面临着一些挑战：
成本高昂：目前，太赫兹器件的制造成本还比较高，这限制了其大规模应用
技术难度大：太赫兹技术涉及多个学科领域，技术难度大，需要多学科交叉合作才能取得突破
标准化问题：目前，太赫兹技术的标准化工作还比较滞后，这不利于其产业化发展
尽管面临着挑战，但太赫兹技术的发展前景依然十分广阔，随着技术的不断进步和成本的不断降低，太赫兹技术必将走进我们的生活，改变我们的世界
中国科学家在太赫兹通信领域取得的突破，为我们打开了通往未来高速通信时代的大门，相信在不久的将来，太赫兹技术将像曾经的互联网、智能手机一样，深刻地改变我们的生活方式，推动人类社会进入一个全新的发展阶段
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