遠距離量子密鑰分發(fā)和光纖振動(dòng)傳感成功融合
科技日報合肥5月5日電(記者吳長(cháng)鋒)記者5日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校潘建偉院士、張強教授等與濟南量子技術(shù)研究院合作,在完成光纖雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)(TF-QKD)的同時(shí),實(shí)現了658公里遠距離光纖傳感,定位精度達到1公里,大幅突破了傳統光纖振動(dòng)傳感技術(shù)距離難以超過(guò)100公里的限制。研究成果日前以編輯推薦的形式發(fā)表在《物理評論快報》上。
光纖振動(dòng)傳感利用單根光纖同時(shí)實(shí)現振動(dòng)監測和信號傳輸,具有靈敏度高、響應快、結構簡(jiǎn)單、分布均勻等優(yōu)點(diǎn),在結構健康監測、油氣管道泄漏監測、周界防護和地震監測等工程領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。當前,光纖振動(dòng)傳感多使用分布式聲波傳感技術(shù),其傳感距離被限制在100公里以?xún)取?/p>
TF-QKD協(xié)議被認為是實(shí)現超遠距離光纖QKD的最優(yōu)方案。但該技術(shù)需要兩個(gè)遠程獨立激光器的單光子干涉,光源頻率微小的偏差以及光纖鏈路任何波動(dòng)都會(huì )積累相位噪聲而降低單光子干涉的質(zhì)量。
研究人員基于濟南量子技術(shù)研究院的“發(fā)”或“不發(fā)送”TF-QKD協(xié)議,利用時(shí)頻傳輸等關(guān)鍵技術(shù)精確控制兩臺獨立激光器的頻率,利用附加相位參考光來(lái)估算光纖的相對相位快速漂移,恢復了加載在光纖信道上的人工可控振源產(chǎn)生的外部擾動(dòng),結合高計數率低噪聲單光子探測器,最終實(shí)現了658公里的光纖雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)和光纖振動(dòng)傳感,對鏈路上人工振源的擾動(dòng)位置進(jìn)行了定位,精度優(yōu)于1公里。
這一研究成果表明,TF-QKD網(wǎng)絡(luò )架構不僅能夠實(shí)現超長(cháng)距離分發(fā)安全密鑰,同時(shí)也能應用于超長(cháng)距離振動(dòng)傳感,從而實(shí)現廣域量子通信網(wǎng)和光纖傳感網(wǎng)的融合。
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