近期,中国科学院紫金山天文台团队在青藏高原成功实施了一项突破性实验,完成了千米级超导太赫兹无线高清视频传输。此举系我国首次,亦为全球首次将高灵敏度超导太赫兹接收技术应用于长距离无线通信。展望通信未来,太赫兹技术显现为一条信息充裕的广阔赛道,其传输速度和容量远超传统微波通信,传输距离亦处于领先地位。

太赫兹通信被誉为未来“高速通道”,拥有远超微波通信的频谱资源,其宽度相当于将微波通信的双车道升级至六到八车道。这一特性确保了在单位时间内,可实现大量数据的高效传输以及显著的速度提升。结合超导探测技术的应用,相当于为这条“高速通道”的车辆配备了高性能动力,不但能耗降低,还促进了更远的传输距离和更快的运行速度。

青藏高原:天然的实验场

该观测站设于海拔逾4000米的青海海西州雪山牧场,每年10月至次年3月为太赫兹频段观测之佳期。青藏高原,作为地球上最高区域,乃天文学观测与通信实验的理想场所。该地大气干扰极小,天空清澈,非常适合进行高精度太赫兹通信实验。

于高原低氧环境实施实验,不仅证实了技术可靠性,亦对科研人员的意志与耐力进行了严格检验。研究团队面对高原反应及恶劣气候等困难,圆满实现了研究目标。这一成果不仅彰显了太赫兹通信技术在实践应用中的有效性,亦为太空与地面间太赫兹高容量通信技术的发展奠定了关键技术支撑。

微弱信号下的奇迹:10微瓦的挑战

在试验中,信号发射器的输出功率仅为10微瓦,仅为手机基站功率的千分之一。信号强度极低,几乎无法察觉。然而,研究者凭借太赫兹超导接收器,在1.2公里远距离成功捕捉到高清视频信号,这一突破被誉为奇迹,其难度犹如海底捞针,十分显著。

准确识别这些微弱信号,对接收器的超敏锐度、研究者的持久耐心及精准的操作技术设定了严谨标准。每一步均需严格控制。此类高精度实验彰显了中国在太赫兹通信领域的领先地位,并展示了我国科研团队的卓越技艺和敬业态度。

超导探测技术的优势:几乎没有损耗

李婧,紫金山天文台中科院研究员,着重指出超导探测技术的卓越性,其高灵敏度可媲美拓宽道路,提升车辆性能,大幅削减能耗,有效增加续航里程。该技术依赖超导材料在极低温度下的独特性质——接近零电阻,确保信号传输过程中损耗极低,达到前所未有的灵敏度。

太赫兹通信领域中超导探测技术凭借其极低损耗优势显著先进。该技术能够精确拾取细微信号,并保证信号的清晰与完整性。它是太赫兹通信技术发展的关键基石,助力实现了长距离、高清晰度通信的突破。

太赫兹通信的未来:解决海量数据传输难题

太赫兹频段位于微波与光波频谱之间,被视为通信产业未来发展的核心资源。该技术在卫星与地面卫星通信中传输大量数据与接入方面发挥着至关重要的作用。尽管太赫兹通信在长距离传输中遭遇信号衰减等挑战,但该技术在全球科研界仍被视为远距离传输的理想追求。

该实验成果显著,不仅解开了太赫兹通信的难题,更为该领域的发展指明了方向。预计太赫兹通信将有效解决海量数据传输问题,加速通信速度与效率。此举措将革新卫星和星地通信技术,助力通信行业的持续发展。

中国科研的坚持:30年的技术积累

自90年代起,我国科研致力于太赫兹天文探测技术研发。经过约30年的积累,我国近期在长距离太赫兹无线通信方面,已成功采用高性能超导接收机,实现了0.5太赫兹以上频率段的超长距离太赫兹通讯。

我国科研团队三十余年来坚持不懈,凸显了太赫兹通信技术深厚的学术根基。长期积累不仅为该领域进步打下坚实基础,亦积累了丰富经验与宝贵教训。

中国科研的优势:青藏高原与超导探测技术

史生才院士,紫金山天文台研究员,着重指出我国该领域的两项核心优势:一是青藏高原卓越的观测优势,二是我国在超导探测技术领域的持续领先。青藏高原是天文学观测与通信实验的优选之地,亦是我国科研能力的关键要素。同时,我国在超导探测技术方面的领先地位,为太赫兹通信技术的创新提供了坚实的科技支撑。

太赫兹通信中超导接收系统的应用成效显著,为太空及地面高容量通信与雪山牧场亚毫米波多学科平台关键技术的进步提供了强力支持。此举彰显我国在太赫兹技术方面的领先地位,并指引了未来技术发展路径。