TG:基于超导混频接收的太赫兹通信研究取得新成果

　　——习在致中国科学院建院70周年贺信中作出的“两加快一努力”重要指示要求

　　1949年，伴随着新中国的诞生，中国科学院成立。作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心，建院以来，中国科学院时刻牢记使命，与科学共进，与祖国同行，以国家富强、人民幸福为己任，人才辈出，硕果累累，为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。更多简介 +

　　中国科学院院级科技专项体系包括战略性先导科技专项、重点部署科研专项、科技人才专项、科技合作专项、科技平台专项5类一级专项，实行分类定位、分级管理。

　　为方便科研人员全面快捷了解院级科技专项信息并进行项目申报等相关操作，特搭建中国科学院院级科技专项信息管理服务平台。了解科技专项更多内容，→

　　中国科学技术大学（简称“中国科大”）于1958年由中国科学院创建于北京，1970年学校迁至安徽省合肥市。中国科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针，是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

　　中国科学院大学（简称“国科大”）始建于1978年，其前身为中国科学院研究生院，2012年经教育部批准更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学方针，与中国科学院直属研究机构（包括所、院、台、中心等），在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面高度融合，是一所以研究生教育为主的独具特色的高等学校。

　　上海科技大学（简称“上科大”），由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设，由上海市人民政府主管，2013年经教育部正式批准。上科大致力于服务国家经济社会发展战略，培养科技创新创业人才，努力建设一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

　　高容量星地通信对于实现全球互联、空间遥感、空间天文及高速数据回传等至关重要。传统星地通信大多依赖微波技术，受限于频谱资源与带宽，难以满足日益增长的对高速率、低时延的高容量通信需求。光通信和太赫兹通信技术应运而生，其中太赫兹通信因具有波束指向误差容忍度高、对平台振动不敏感等优点，在高容量通信中展现出独特优势。

　　2024年10月，该研究团队在青海省海西州雪山牧场亚毫米波天文台址附近（海拔4445米），以一套配备500 GHz频段具备量子极限灵敏度超导混频接收机的全自主研制60厘米口径太赫兹天文望远镜系统，和一台输出功率仅为15 μW的全电子学太赫兹信号发射器，实现了1.2公里距离高清视频实时无线传输。

　　该成果是国际首次将太赫兹天文望远镜系统用于太赫兹通信，验证了未来在雪山牧场用太赫兹天文望远镜开展星地高容量通信的潜力。进一步定量分析表明，未来雪山牧场15米亚毫米波望远镜的星地通信速率可达每秒万亿比特量级。

　　研究工作得到国家自然科学基金委、科学技术部、中国科学院以及中国工程物理研究院的支持。

　　(a) 基于太赫兹天文望远镜作为接收端的太赫兹通信系统概念图，背景显示青藏高原地区可沉降水汽含量（PWV）的分布；(b) 雪山牧场500 GHz通信系统照片；(c) 60厘米口径太赫兹天文望远镜照片；(d)、(e) 太赫兹通信系统的发射与接收原理图；(f) 通信系统接收终端照片；(g) 超导隧道结混频器输出的中频信号频谱；(h)、(i) 在年平均和冬季大气条件下，雪山牧场15米亚毫米波望远镜与卫星之间通信速率与发射功率关系的定量分析结果。

　　6月5日，《国家科学评论》（National Science Review）在线发表了题为Achieving 500-GHz communication over 1.2 km using an astronomical telescope with a quantum-limited superconducting receiver的研究论文，该成果由中国科学院紫金山天文台牵头的联合实验团队完成。高容量星地通信对于实现全球互联、空间遥感、空间天文及高速数据回传等至关重要。传统星地通信大多依赖微波技术，受限于频谱资源与带宽，难以满足日益增长的对高速率、低时延的高容量通信需求。光通信和太赫兹通信技术应运而生，其中太赫兹通信因具有波束指向误差容忍度高、对平台振动不敏感等优点，在高容量通信中展现出独特优势。2024年10月，该研究团队在青海省海西州雪山牧场亚毫米波天文台址附近（海拔4445米），以一套配备500 GHz频段具备量子极限灵敏度超导混频接收机的全自主研制60厘米口径太赫兹天文望远镜系统，和一台输出功率仅为15 μW的全电子学太赫兹信号发射器，实现了1.2公里距离高清视频实时无线传输。该成果是国际首次将太赫兹天文望远镜系统用于太赫兹通信，验证了未来在雪山牧场用太赫兹天文望远镜开展星地高容量通信的潜力。进一步定量分析表明，未来雪山牧场15米亚毫米波望远镜的星地通信速率可达每秒万亿比特量级。研究工作得到国家自然科学基金委、科学技术部、中国科学院以及中国工程物理研究院的支持。论文链接(a) 基于太赫兹天文望远镜作为接收端的太赫兹通信系统概念图，背景显示青藏高原地区可沉降水汽含量（PWV）的分布；(b) 雪山牧场500 GHz通信系统照片；(c) 60厘米口径太赫兹天文望远镜照片；(d)、(e) 太赫兹通信系统的发射与接收原理图；(f) 通信系统接收终端照片；(g) 超导隧道结混频器输出的中频信号频谱；(h)、(i) 在年平均和冬季大气条件下，雪山牧场15米亚毫米波望远镜与卫星之间通信速率与发射功率关系的定量分析结果。

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