中科大实现658公里量子密钥分发和光纤传感

Serena Xu

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据中国科学技术大学官网,近日,该校潘建伟、张强等与济南量子技术研究院王向斌、刘洋等合作,实现了一套融合量子密钥分发和光纤振动传感的实验系统,在完成光纤双场量子密钥分发(TF-QKD)的同时,实现了658公里远距离光纤传感,定位精度达到1公里,大幅突破了传统光纤振动传感技术距离难以超过100公里的限制。

光纤振动传感通过利用光纤中光信号时间、相位、振幅等信息监测链路中的振动信息,具有灵敏度高、响应快、结构简单、分布均匀等优点,在建筑结构健康监测、油气管道泄漏监测、地震监测等工程领域具有广泛应用前景。当前,主流光纤振动传感方案采用的是分布式声波传感技术,但其传感距离很难超过100公里。

量子密钥分发基于量子力学基本原理,结合“一次一密”加密方式可以实现无条件安全的保密通信。双场量子密钥分发协议不仅可以实现非常高的现实安全性,更提供了超越一般量子密钥分发协议工作距离的可能性,被认为是实现超远距离光纤量子密钥分发的最优方案。

潘建伟、张强等基于王向斌提出的“发或不发”双场量子密钥分发协议,利用时频传输等关键技术精确控制两台独立激光器的频率。他们与中国科大陈旸、赵东锋合作,利用附加相位参考光估算光纤的相对相位快速漂移,恢复了加载在光纤信道上的人工可控振源产生的外部扰动。

结合中科院上海微系统所尤立星团队研制的高计数率、低噪声单光子探测器,最终实现658公里的极远距离光纤双场量子密钥分发,并在该系统中成功进行了光纤传感测试。

该研究论文题为“Quantum Key Distribution over 658 km Fiber with Distributed Vibration Sensing”,已发表在《物理评论快报》上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.180502

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