6月5日，《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》（National Science Review）在線發(fā)表了題為Achieving 500-GHz communication over 1.2 km using an astronomical telescope with a quantum-limited superconducting receiver的研究論文，該成果由中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)牽頭的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)完成。

高容量星地通信對(duì)于實(shí)現(xiàn)全球互聯(lián)、空間遙感、空間天文及高速數(shù)據(jù)回傳等至關(guān)重要。傳統(tǒng)星地通信大多依賴微波技術(shù)，受限于頻譜資源與帶寬，難以滿足日益增長(zhǎng)的對(duì)高速率、低時(shí)延的高容量通信需求。光通信和太赫茲通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其中太赫茲通信因具有波束指向誤差容忍度高、對(duì)平臺(tái)振動(dòng)不敏感等優(yōu)點(diǎn)，在高容量通信中展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

2024年10月，該研究團(tuán)隊(duì)在青海省海西州雪山牧場(chǎng)亞毫米波天文臺(tái)址附近（海拔4445米），以一套配備500 GHz頻段具備量子極限靈敏度超導(dǎo)混頻接收機(jī)的全自主研制60厘米口徑太赫茲天文望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，和一臺(tái)輸出功率僅為15?μW的全電子學(xué)太赫茲信號(hào)發(fā)射器，實(shí)現(xiàn)了1.2公里距離高清視頻實(shí)時(shí)無線傳輸。

該成果是國(guó)際首次將太赫茲天文望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)用于太赫茲通信，驗(yàn)證了未來在雪山牧場(chǎng)用太赫茲天文望遠(yuǎn)鏡開展星地高容量通信的潛力。進(jìn)一步定量分析表明，未來雪山牧場(chǎng)15米亞毫米波望遠(yuǎn)鏡的星地通信速率可達(dá)每秒萬億比特量級(jí)。

研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、科學(xué)技術(shù)部、中國(guó)科學(xué)院以及中國(guó)工程物理研究院的支持。

(a) 基于太赫茲天文望遠(yuǎn)鏡作為接收端的太赫茲通信系統(tǒng)概念圖，背景顯示青藏高原地區(qū)可沉降水汽含量（PWV）的分布；(b) 雪山牧場(chǎng)500?GHz通信系統(tǒng)照片；(c) 60厘米口徑太赫茲天文望遠(yuǎn)鏡照片；(d)、(e) 太赫茲通信系統(tǒng)的發(fā)射與接收原理圖；(f) 通信系統(tǒng)接收終端照片；(g) 超導(dǎo)隧道結(jié)混頻器輸出的中頻信號(hào)頻譜；(h)、(i) 在年平均和冬季大氣條件下，雪山牧場(chǎng)15米亞毫米波望遠(yuǎn)鏡與衛(wèi)星之間通信速率與發(fā)射功率關(guān)系的定量分析結(jié)果。