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远距离量子密钥分发和光纤振动传感成功融合


时间:2022-05-06  来源:  作者:  点击次数:


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科技日报合肥5月5日电(记者吴长锋)记者5日从中国科学技术大学获悉,潘建伟院士、张强教授等该校的与暨南量子技术学院合作,同时他们完成了光纤双场量子密钥分发(TF-QKD),实现了658 km的长距离光纤传感,定位精度达到1 km,大大突破了传统光纤振动传感技术距离难以超过100 km的限制。研究成果近日以编辑推荐的形式发表在《物理评论快报》上。

光纤传感器利用单根光纤同时实现振动监测和信号传输。它具有灵敏度高、响应快、结构简单、分布均匀等优点。在结构健康监测、油气管道泄漏监测、周界防护、地震监测等工程领域有着广泛的应用前景。目前光纤振动传感多采用分布式声学传感技术,传感距离局限在100公里以内。

TF-QKD协议被认为是实现超长距离光纤QKD的最佳方案。但是这种技术需要两个远程独立激光器的单光子干涉。光源频率的微小偏差和光纤链路的任何波动都会积累相位噪声,降低单光子干涉的质量。

基于济南量子技术学院的“发送”或“不发送”TF-QKD协议,研究人员利用时频传输等关键技术精确控制两个独立激光器的频率,并利用附加相位参考光估计光纤相对相位的快速漂移,恢复了光纤通道上加载的人工可控振动源造成的外界扰动。结合高计数率、低噪声的单光子探测器,最终实现了658公里光纤双场量子密钥分发和光纤振动传感。

该研究结果表明,TF-QKD网络架构不仅可以远距离分发安全密钥,还可以应用于远距离振动传感,从而实现广域量子通信网络和光纤传感网络的集成。


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