移動(dòng)端


當(dāng)前位置：興旺寶>資訊首頁(yè)> 技術(shù)前沿
閱讀排行 更多
企業(yè)直播 更多
推薦展會(huì) 更多

中國(guó)科大成功融合遠(yuǎn)距離量子密鑰分發(fā)和光纖振動(dòng)傳感

2022-07-29 11:02:58來(lái)源：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 閱讀量：125 評(píng)論

分享：

導(dǎo)讀：光纖振動(dòng)傳感以光纖作為傳感器進(jìn)行振動(dòng)感知，通過(guò)利用單根光纖同時(shí)實(shí)現(xiàn)振動(dòng)監(jiān)測(cè)和信號(hào)傳輸，由于具有靈敏度高、響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分布均勻等優(yōu)點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、油氣管道泄漏監(jiān)測(cè)、周界防護(hù)和地震監(jiān)測(cè)等工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，因此引起了人們的廣泛關(guān)注和研究。

　　近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、張強(qiáng)等與濟(jì)南量子技術(shù)研究院王向斌、劉洋等合作，實(shí)現(xiàn)了一套融合量子密鑰分發(fā)和光纖振動(dòng)傳感的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在完成光纖雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)(TF-QKD)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了658公里遠(yuǎn)距離光纖傳感，定位精度達(dá)到1公里，大幅突破了傳統(tǒng)光纖振動(dòng)傳感技術(shù)距離難以超過(guò)100公里的限制。相關(guān)研究成果以“編輯推薦”的形式發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)上，并被美國(guó)物理學(xué)會(huì)(APS)下屬網(wǎng)站“Physics”報(bào)道。
 

 

　　光纖振動(dòng)傳感以光纖作為傳感器進(jìn)行振動(dòng)感知，通過(guò)利用單根光纖同時(shí)實(shí)現(xiàn)振動(dòng)監(jiān)測(cè)和信號(hào)傳輸，由于具有靈敏度高、響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分布均勻等優(yōu)點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、油氣管道泄漏監(jiān)測(cè)、周界防護(hù)和地震監(jiān)測(cè)等工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，因此引起了人們的廣泛關(guān)注和研究。當(dāng)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公里以內(nèi)，面臨的一個(gè)重要技術(shù)挑戰(zhàn)是如何克服距離限制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的光纖振動(dòng)傳感。
 
　　量子密鑰分發(fā)(QKD)則基于量子力學(xué)基本原理，結(jié)合“一次一密”的加密方式，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)條件安全的保密通信。因?yàn)槠渲匾默F(xiàn)實(shí)意義，QKD一直是過(guò)去幾十年來(lái)國(guó)際學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。2018年提出的TF-QKD協(xié)議，可以突破QKD成碼率的線性界限，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離光纖QKD的最優(yōu)方案。然而，TF-QKD技術(shù)要求相當(dāng)苛刻，需要兩個(gè)遠(yuǎn)程獨(dú)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。
 
　　在實(shí)際應(yīng)用中，沿光纖鏈路的聲音、振動(dòng)等噪聲不可避免，因此，TF-QKD實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要實(shí)時(shí)探測(cè)環(huán)境噪聲引起的光纖相位變化，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)或數(shù)據(jù)后處理補(bǔ)償。一般來(lái)說(shuō)，這些相位變化的信息在QKD實(shí)驗(yàn)結(jié)束后會(huì)被丟棄。但事實(shí)上，這些“冗余”信息反映了光纖中透射光的實(shí)時(shí)相位變化，可能來(lái)源于沿光纖鏈路的振動(dòng)擾動(dòng)或者溫度漂移。通過(guò)分析這些相位變化信息，再結(jié)合振動(dòng)的一些特性，即可獲得振動(dòng)信息并進(jìn)行定位，從而實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離光纖振動(dòng)傳感。
 
　　潘建偉、張強(qiáng)研究組基于濟(jì)南量子技術(shù)研究院王向斌提出的“發(fā)”或“不發(fā)送”TF-QKD(SNS-TF-QKD)協(xié)議，利用時(shí)頻傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)精確控制兩臺(tái)獨(dú)立激光器的頻率，與中國(guó)科大陳旸和趙東鋒合作，利用附加相位參考光來(lái)估算光纖的相對(duì)相位快速漂移，恢復(fù)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(jié)合中科院上海微系統(tǒng)所尤立星團(tuán)隊(duì)研制的高計(jì)數(shù)率低噪聲單光子探測(cè)器，最終實(shí)現(xiàn)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(duì)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。
 
　　上述研究成果表明，TF-QKD網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)超長(zhǎng)距離分發(fā)安全密鑰，同時(shí)也能應(yīng)用于超長(zhǎng)距離振動(dòng)傳感，實(shí)現(xiàn)廣域量子通信網(wǎng)和光纖傳感網(wǎng)的融合。
 
　　本研究論文的第一作者是中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士生陳玖朋和張馳。
 
　　該工作得到了科技部、自然科學(xué)基金委、中科院、山東省和安徽省等的資助。(合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心、中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院、物理學(xué)院、科研部)
版權(quán)與免責(zé)聲明：1.凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：興旺寶裝備總站”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-興旺寶合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來(lái)源：興旺寶裝備總站”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。 2.本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來(lái)源（非興旺寶裝備總站）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)或和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。 3.如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
我來(lái)評(píng)論

昵稱 驗(yàn)證碼

文明上網(wǎng)，理性發(fā)言。（您還可以輸入200個(gè)字符)

所有評(píng)論僅代表網(wǎng)友意見，與本站立場(chǎng)無(wú)關(guān)

    相關(guān)新聞

    • 上海啟動(dòng)首批固定污染源廢氣監(jiān)測(cè)儀器適用性檢測(cè)

      中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心在上海寶山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠焦?fàn)t煙囪排口，啟動(dòng)首批固定污染源廢氣氨排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及固定污染源廢氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的適用性檢測(cè)工作。
      2024-09-11 08:30:45    22
      固定污染源監(jiān)測(cè)儀器

    • 再添環(huán)境“利器”！高精度溫室氣體監(jiān)測(cè)儀器問(wèn)世

      近日，山西大學(xué)高精度溫室氣體激光監(jiān)測(cè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)宣布成功研制出一款高精度溫室氣體監(jiān)測(cè)儀器，這一成果為我國(guó)乃至全球的環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域帶來(lái)了新的突破。
      2024-08-24 08:49:40    33
      監(jiān)測(cè)儀器溫室氣體

    • 一檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)更名！與生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器相關(guān)

      自2024年4月11日起，“環(huán)境保護(hù)部環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心”更名為“中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心”。
      2024-03-28 14:08:16    77
      監(jiān)測(cè)儀器生態(tài)環(huán)境