据悉，潘建伟院士、张强教授等人与暨南量子技术研究所合作，实现了658km的长距离光纤传感，定位精度达到1km，这极大地突破了传统光纤振动传感技术距离难以超过100km的限制。这种集成技术具有广泛的应用前景，如结构健康监测、油气管道泄漏监测、周界防护、地震监测等工程领域。
光纤传感器是一种利用单根光纤同时实现振动监测和信号传输的设备。它具有灵敏度高、响应快、结构简单、分布均匀等优点。然而，目前分布式声波传感技术在光纤振动传感领域广泛应用，其传感距离被限制在100公里以内，这就带来了一项重要的技术挑战：如何克服距离限制，实现长距离光纤振动传感。
量子密钥分发（QKD）是一种基于量子力学基本原理的保密通信技术，可以实现无条件安全的通信。TF-QKD协议被认为是实现超长距离光纤QKD的最佳方案。然而，TF-QKD的技术要求相当严格，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。
在这次研究中，研究人员基于济南量子技术学院的“发送”或“不发送”TF-QKD协议，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。
这一研究结果表明，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。这一成果为我国光纤通信和量子通信领域的发展提供了重要支持，同时也为其他相关领域的创新提供了新的思路。
长距离量子密钥分发和光纤振动传感成功集成。
科技日报记者吴长锋
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。大学的与暨南量子技术研究所合作，同时他们完成了光纤双场量子密钥分发(TF-QKD)，实现了658km的长距离光纤传感，定位精度达到1km，大大突破了传统光纤振动传感技术距离难以超过100km的限制。该研究成果日前以“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，分布式声波传感技术广泛应用于光纤振动传感，其传感距离被限制在100公里以内。一个重要的技术挑战是如何克服距离限制，实现长距离光纤振动传感。
量子密钥分发(QKD)基于量子力学的基本原理，可以实现无条件安全的保密通信。TF-QKD协议被认为是实现超长距离光纤QKD的最佳方案。但是TF-QKD的技术要求相当严格，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。
(中国科学技术大学供图)
编辑:王宇
审计:朱莉
