遠距離量子密鑰分發(fā)和光纖振動(dòng)傳感成功融合

  ICC訊 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?

  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。