Comunicación por terahercios: base de las redes 6G y 7G del futuro

La comunicación por terahercios es considerada uno de los avances clave en el desarrollo de tecnologías inalámbricas del futuro. Situada entre los espectros microondas e infrarrojo, combina las capacidades de ambos para ofrecer velocidades de transmisión de datos ultraaltas y latencias mínimas. El interés por los sistemas de terahercios ha crecido significativamente con la preparación para los estándares 6G, donde se espera multiplicar la velocidad y el volumen de tráfico transmitido.

Sin embargo, la comunicación por terahercios no es simplemente un "Wi-Fi más rápido" o un "paso siguiente al 5G". Representa un nuevo nivel de interacción con las ondas electromagnéticas, abriendo posibilidades para redes ultrarrápidas, sensores de alta precisión, sistemas médicos de imagen y nuevas formas de radar. A pesar de su potencial, la tecnología enfrenta importantes limitaciones físicas que restringen su adopción masiva.

Para comprender el futuro de la comunicación por terahercios, es fundamental conocer qué es este rango de frecuencias, qué problemas resuelve y qué retos plantea a ingenieros e investigadores.

¿Qué es la comunicación por terahercios y cómo funcionan las ondas THz?

La comunicación por terahercios es una tecnología de transmisión de datos que utiliza frecuencias que van aproximadamente de 0,1 a 10 THz. Estas ondas se encuentran entre los espectros microondas e infrarrojo, combinando propiedades de ambos: son más cortas que las ondas de radio, pero más largas que las vibraciones ópticas. Esta posición las hace únicas por su enorme potencial de ancho de banda.

Las ondas de terahercios pueden transmitir cantidades masivas de información gracias a su banda de frecuencia extremadamente amplia. En teoría, los canales THz permiten alcanzar velocidades de transmisión de cientos de gigabits e incluso terabits por segundo, razón por la cual se consideran la base de las comunicaciones de alta velocidad del futuro, incluyendo las redes de sexta generación (6G).

El mecanismo de transmisión es similar al de otras tecnologías inalámbricas: los datos se codifican mediante cambios en los parámetros de la señal THz -amplitud, frecuencia o fase-, pero las propiedades físicas de estas ondas imponen limitaciones. Las ondas de terahercios atraviesan mal paredes, son absorbidas por el vapor de agua y requieren línea de vista directa entre dispositivos.

No obstante, su alta direccionalidad y densidad hacen que sean insustituibles en tareas que requieren máxima velocidad a distancias cortas, como canales inalámbricos en centros de datos o sistemas de sensores puntuales.

Características, ventajas y propiedades físicas del rango de terahercios

El rango de terahercios posee características únicas que lo distinguen tanto de las tecnologías de microondas como de las ópticas. Estos atributos lo hacen prometedor, aunque complejo para una adopción masiva.

Ancho de banda amplio y enorme capacidad de transmisión

La principal ventaja de las ondas THz es el acceso a una banda espectral continua y extremadamente ancha. Esto permite transmitir datos a velocidades récord: en laboratorio ya se alcanzan cientos de gigabits por segundo, y se prevén canales comerciales de terabits.

Alta direccionalidad y baja interferencia

Por su longitud de onda corta, las señales THz forman haces estrechos, lo que reduce la interferencia entre dispositivos. Esto es esencial para las redes densas del futuro, como el 6G o las comunicaciones industriales ultrarrápidas.

Baja penetración a través de obstáculos

Una de las principales limitaciones es la alta absorción. Las ondas de terahercios apenas atraviesan paredes, mobiliario o incluso vapor de agua en el aire, lo que limita su uso a zonas de línea de vista y complica su implementación en entornos urbanos.

Gran atenuación a distancia

La propagación de la radiación THz se limita a decenas o incluso pocos metros, incluso con alta potencia. Por ello, para cubrir distancias mayores se requieren amplificadores, repetidores o esquemas híbridos.

Seguridad para el cuerpo humano

El rango de terahercios corresponde a radiación no ionizante y se considera seguro en niveles moderados de potencia, lo que permite su uso en aplicaciones médicas y cotidianas.

Estas propiedades determinan los principales usos de la comunicación THz: canales ultrarrápidos de corto alcance, sensores, sistemas de seguridad y conexiones inalámbricas locales de próxima generación.

Tecnologías de comunicación por terahercios: antenas, moduladores y equipos

Para operar en el rango THz se requieren dispositivos especializados capaces de generar, dirigir y modular señales a frecuencias extremadamente altas. Esta necesidad es uno de los principales retos tecnológicos, ya que los esquemas tradicionales no escalan bien al rango de terahercios.

Antenas de terahercios

Las antenas THz suelen ser de tamaño micrométrico y se fabrican con técnicas de litografía similares a la de los microchips. La mayoría de las soluciones se basa en redes de elementos direccionales, que permiten formar haces precisos y variar electrónicamente la dirección de emisión, fundamental para redes 6G en movimiento.

Moduladores y generadores de terahercios

Generar ondas THz es complejo, ya que los transistores convencionales no funcionan de forma estable a estas frecuencias. Por ello, se emplean:

fuentes de láser-diodo,
convertidores fotónicos por frecuencia de diferencia,
láseres de cascada cuántica (QCL),
moduladores de grafeno y semiconductores.

Los moduladores codifican la señal, permitiendo una transmisión densa y estable.

Receptores y detectores de señal THz

Los receptores utilizan estructuras semiconductoras ultrarrápidas o sensores bolométricos y requieren alta sensibilidad, ya que la señal THz se atenúa rápidamente.

Sistemas de formación y control de haz

Dado que las ondas de terahercios atraviesan mal obstáculos, los sistemas electrónicos de beamforming -control y direccionamiento en tiempo real del haz- son esenciales para mantener canales estables y compensar el movimiento de los dispositivos.

Factor limitante: coste del equipamiento

Por la singularidad de sus componentes, los equipos THz siguen siendo costosos y su producción masiva está limitada por la falta de estándares industriales maduros. Sin embargo, el avance en antenas, moduladores y generadores acerca la comunicación THz a su adopción generalizada.

Aplicaciones reales de la comunicación por terahercios en la actualidad

Pese a que la tecnología THz sigue en fase de investigación activa, ya existen áreas donde se utiliza o se están realizando pruebas:

Canales inalámbricos de alta velocidad para 6G
El rango THz es uno de los principales candidatos para redes de sexta generación. Permite latencias ultrabajas y velocidades de cientos de gigabits por segundo, imprescindibles para:
- transmisión de vídeo 8K/16K en streaming,
- realidad aumentada/virtual en tiempo real,
- gemelos digitales,
- servicios de juegos en la nube,
- redes de transporte autónomo.
Los prototipos comerciales ya muestran funcionamiento estable a distancias de varias decenas de metros.
Conexiones inalámbricas dentro de centros de datos
La infraestructura cableada limita la flexibilidad y densidad de los sistemas de servidores. La comunicación THz permite enlaces inalámbricos de alta velocidad entre servidores, reduciendo la latencia y facilitando la escalabilidad.
Sistemas de seguridad y radar
Las ondas THz pueden "ver" a través de ropa y materiales sin dañar a las personas. Esto se utiliza en:
- escáneres de aeropuertos,
- controles de acceso,
- radares de alta precisión de corto alcance.
Imagen médica
La radiación THz es segura y muy sensible a cambios en la composición de los tejidos. Métodos experimentales ya permiten detectar:
- etapas tempranas de cáncer de piel,
- procesos inflamatorios,
- microfracturas y defectos microestructurales.
Espectroscopía y sistemas de investigación de laboratorio
La espectroscopía THz permite analizar:
- propiedades de polímeros,
- estructura de biomoléculas,
- dinámica de procesos químicos.
Las ondas THz son sensibles a los movimientos vibracionales de las moléculas, lo que posibilita un análisis de alta precisión.
Sistemas industriales de sensores
Los sensores THz se emplean para:
- control de calidad de materiales,
- detección de defectos en microchips y compuestos,
- análisis de humedad y densidad de sustancias.

Todas estas áreas se desarrollan activamente, aunque el principal motor sigue siendo la comunicación por terahercios para 6G.

Ventajas de las comunicaciones por terahercios

La comunicación THz destaca por resolver retos donde las tecnologías radio convencionales han llegado a su límite. Sus principales ventajas la posicionan como base de las redes del futuro:

Velocidad de transmisión récord
El ancho de banda de los canales THz permite velocidades de cientos de gigabits y potencialmente terabits por segundo, habilitando aplicaciones impensables en 4G o incluso 5G.
Latencia mínima
Las tecnologías THz logran latencias ultrabajas, fundamentales para:
- transporte autónomo,
- sistemas industriales de control,
- VR/AR con experiencia inmersiva total.
Alta direccionalidad de la señal
Los haces estrechos reducen la interferencia, asegurando conexiones estables y privadas, especialmente relevantes en redes densas como 6G.
Gran capacidad de red
El rango THz permite atender a más usuarios por unidad de área sin saturar los canales, algo crítico en megaciudades, estadios, ferias y clústeres industriales.
Capacidad de sensado puntual y detección ambiental
Las ondas de terahercios pueden usarse tanto para comunicación como para analizar el entorno, sentando las bases de futuras "redes sensoriales" donde cada dispositivo transmite y analiza el espacio circundante.

Estas ventajas explican la fuerte inversión de empresas tecnológicas y centros de investigación en la tecnología THz como el siguiente salto en la evolución de las comunicaciones inalámbricas.

Limitaciones y desafíos de la tecnología

Pese a su enorme potencial, la comunicación THz enfrenta obstáculos técnicos y físicos que dificultan su adopción masiva:

Baja penetración ante obstáculos
Las ondas THz casi no atraviesan paredes, puertas, muebles o incluso aire denso. Cualquier barrera puede disminuir drásticamente la señal o bloquearla. Por tanto, es adecuada solo para línea de vista o canales especiales con múltiples repetidores.
Fuerte atenuación a largas distancias
Aun sin obstáculos, la señal pierde potencia rápidamente. Para operar de forma estable se requieren:
- distancias cortas,
- antenas altamente direccionales,
- amplificadores y redes de fase.
Esto dificulta la creación de macro-redes extensas.
Alta sensibilidad a la humedad y el clima
El vapor de agua, niebla, lluvia y otros fenómenos atmosféricos reducen drásticamente el alcance de la comunicación THz, limitando su uso en exteriores.
Complejidad y alto coste del equipamiento
La generación y recepción de señales THz demanda:
- materiales especializados,
- fuentes fotónicas y cuánticas,
- moduladores ultrarrápidos.
El precio y la complejidad siguen siendo barreras para el mercado masivo.
Consumo energético y disipación de calor
Los dispositivos que operan en estas frecuencias requieren mucha energía y generan calor, dificultando su integración en dispositivos móviles compactos.
Estándares aún en desarrollo
Pese al debate activo sobre el rango THz para 6G, aún no existen estándares globales, lo que complica el desarrollo de equipos compatibles.

Estas limitaciones no descartan la tecnología, sino que marcan los caminos de investigación en materiales, antenas, moduladores y arquitecturas para redes 6G/7G.

El futuro de la comunicación por terahercios y su papel en 6G y 7G

El rango de terahercios se perfila como uno de los pilares de las redes 6G, cuya llegada se prevé en la década de 2030. El objetivo principal de la nueva generación será ofrecer velocidades y latencias sin precedentes, suficientes para gemelos digitales, transporte autónomo, comunicación holográfica y redes industriales. Precisamente, la comunicación THz puede proporcionar este rendimiento a corta distancia.

El rango THz como cimiento de las redes 6G
La arquitectura futura combinará:
- frecuencias sub-6 GHz para cobertura amplia,
- ondas milimétricas para infraestructura urbana densa,
- rango THz para conexiones puntuales ultrarrápidas.
La tecnología THz se usará donde se requiera máxima capacidad, como centros de datos, arenas de VR, industria y nodos de transporte inteligente.
Superficies inteligentes y haces flexibles
Una de las tendencias clave es el uso de superficies reflectoras y reconfigurables (RIS), que redirigen los haces THz y mejoran la cobertura sin aumentar la potencia, compensando así la débil penetración de estas ondas.
Integración de comunicación y sensado
Las redes 6G y 7G emplearán el mismo canal THz para comunicación y radar de alta precisión, permitiendo:
- rastreo de movimientos de objetos,
- medición de distancias con alta resolución,
- mapeo de espacios en tiempo real.
Esto abre enormes posibilidades para robótica y ciudades inteligentes.
Creación de nuevos chips y materiales
Los ingenieros desarrollan transistores de grafeno, chips fotónicos y láseres de cascada cuántica para generar señales THz de forma compacta. Su éxito permitirá integrar módulos THz en smartphones, portátiles y dispositivos domésticos.
Transición a 7G
Según las previsiones, las redes 7G unificarán la óptica y la radio, usando el rango THz como "puente" entre ambos mundos y dando paso a velocidades de terabits en dispositivos móviles.

La comunicación por terahercios no es solo una evolución, sino una revolución que habilitará nuevos escenarios para las redes móviles.

Conclusión

La comunicación por terahercios es una de las áreas más prometedoras en la evolución de las tecnologías inalámbricas. El rango THz ofrece propiedades únicas: enorme capacidad de transmisión, alta direccionalidad y latencias mínimas. Estas cualidades lo convierten en el candidato ideal para las futuras redes 6G y 7G, así como para sistemas sensoriales de alta precisión, medicina, seguridad y automatización industrial.

No obstante, su potencial se enfrenta a limitaciones importantes: baja penetración de obstáculos, rápida atenuación, alta sensibilidad al clima y alto coste del equipamiento. Por eso, la investigación se enfoca en nuevos materiales, antenas miniaturizadas, generadores fotónicos y sistemas adaptativos de control de haz para superar estos desafíos.

A pesar de las dificultades actuales, el desarrollo es acelerado. Ya hoy los canales THz logran velocidades récord y los primeros prototipos para 6G demuestran que la comunicación por terahercios ocupará un lugar fundamental en la arquitectura de las redes del futuro.

La tecnología seguirá evolucionando junto a las necesidades del mundo digital. Es muy probable que el rango de terahercios se convierta en la base de comunicaciones donde la velocidad y precisión sean tales que la frontera entre lo físico y lo digital prácticamente desaparezca.

Comunicación por terahercios: clave para el futuro 6G y 7G