“太赫兹与量子通信”专题简介

马 勇，谢显中

(重庆邮电大学 光电工程学院， 重庆 400065)

量子信息是计算机、信息科学与量子物理相结合而产生的新兴交叉学科，量子信息技术已经成为世界各国实施高新技术战略竞争的焦点之一。量子信息技术通过对光子、电子和冷原子等微观粒子系统及其量子态进行精确的人工调控和观测，借助量子叠加和量子纠缠等独特物理现象，以经典理论无法实现的方式获取、传输和处理信息。以量子计算、量子通信和量子测量为代表的量子信息技术在信息安全、通信网络、人工智能、空间探测、生物医疗等诸多领域将产生基础共性乃至颠覆性的重大影响。

太赫兹是电磁波谱最后的处女地，具有独特的优越性及极重要的应用。太赫兹频段(0.1～10 THz)具有携带信息丰富，亚皮秒量级脉宽、高时空相干性、低光子能量，穿透性强、使用安全性高、定向性好、带宽高等特性，太赫兹波谱、成像以及通信技术在国防、国土安全、天文、医疗、生物、计算机、通信等科学领域有着巨大的应用前景。

太赫兹信息技术与量子信息技术同为信息技术的重要发展方向，两者同时又和新型半导体材料、光子器件、微纳系统等研究领域有大量的交叉。为共同探讨量子信息与太赫兹技术面临的新机遇与挑战，展现当前研究人员在太赫兹光谱与成像技术、用于太赫兹通信和量子通信的核心光电器件等相关领域的最新研究进展,重庆邮电大学学报(自然科学版)在2021年第33卷第2期组织出版了“太赫兹与量子通信专题”。经过严格的同行评议，专题共收录6篇文章,主题涵盖长波红外与太赫兹辐射光源、太赫兹成像技术、太赫兹调制与滤波器件及量子保密通信中光纤光栅等方面的内容。

“太赫兹快速成像技术研究进展”简要介绍了传统的点扫描太赫兹成像技术，分析了影响太赫兹成像速度的原因,综述了包括快速扫描成像、太赫兹单像素成像、太赫兹波电光调制二维成像、二维太赫兹波探测器阵列(太赫兹相机)直接成像等太赫兹成像技术及其优缺点。

“非氧化物晶体应用于长波红外光源的研究进展”总结了基于非氧化物晶体的中红外相干光源(特别是5 μm以上的长波红外光源)的研究现状，比较了不同种类非氧化物晶体的优缺点和应用发展潜力，有利于为长波红外光源性能的优化和改进提供设计方案，并对基于非线性频率变换方法的中红外光源未来发展前景做了展望。

“太赫兹成像和光谱在医疗领域的应用综述”主要对太赫兹技术在生物医学和中医药学的应用分别进行阐述，分析了其在人体皮肤组织、肿瘤、骨密度、癌症以及中草药方面应用的现状和发展，并在此基础上，提出此阶段所面临的各种问题，并对今后太赫兹发展做出展望。上述的研究进展为太赫兹成像和光谱技术在医疗领域的应用奠定了基础。

“基于超材料的太赫兹角度滤波器研究”提出了一种基于超材料的太赫兹低通角度滤波器，并通过理论计算和仿真分析了该器件的性能，所提出的太赫兹角度滤波器在角度波谱分析、雷达数据处理、隐私保护、高信噪比检测器等领域具有重要的应用前景。

“高性能电控太赫兹幅度调制器研究”介绍了一种由高谐振强度的四开口圆环超材料结构和高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor，HEMT)复合结构构成的电控太赫兹幅度调制器，并通过理论计算和仿真分析了该器件的性能。该调制器可在无线通信和实时成像等领域具有潜在的应用价值。

“量子保密通信中光纤光栅的波长稳定性研究”从工艺角度，提出了采用特殊光纤涂覆层材料对常规的光纤光栅加以改进，并制作了基于新工艺的双金属温度补偿光纤光栅样品。研究了温度和应力等因素对光纤光栅中心波长的影响，分析了光纤光栅温度补偿的原理和方法。通过高温加速老化的方法，监测了所制作的新工艺光纤光栅样品在等效3年时间内中心波长变化情况，同时对比测试了原有工艺的部分样品。分析了所制作的光纤光栅在特定传输距离时应用于量子保密通信中的滤波特性。

“太赫兹与量子通信专题”主要面向太赫兹及量子通信相关领域的研究人员,反映该领域的前沿进展,希望能够对相关领域的研究工作有所促进。