光纤传感器，作为监测和传输信号的利器，以其高灵敏度、快速响应、简单结构以及均匀分布的特性，在众多领域如结构健康监测、油气管道泄漏监测、周界防护、地震监测等方面具有广泛的应用前景。然而，分布式声波传感技术在光纤振动传感中的应用一直受限于100公里的距离。此次的技术突破，为克服这一距离限制，实现长距离光纤振动传感提供了有力支持。
量子密钥分发（QKD）技术，基于量子力学的基本原理，能够实现无条件安全的保密通信。TF-QKD协议，作为一种实现超长距离光纤QKD的最佳方案，对于技术要求极高。它需要两个远程独立激光器的单光子干涉，而光源频率的微小偏差和光纤链路的波动都会导致相位噪声积累，影响单光子干涉的质量。
科研团队借助济南量子技术学院提出的“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。他们还利用附加的相位参考光来估计光纤相对相位的快速漂移，从而有效应对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，团队最终成功实现了658公里的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网络架构不仅能够实现远距离的安全密钥分发，还能够应用于远距离振动传感，为广域量子通信网络和光纤传感网络的集成提供了可能性。
此次研究成果的发表，标志着我国在量子通信领域又迈出了坚实的一步。这不仅是科研团队不懈努力的成果，更是我国在量子科技领域不断探索、创新的体现。未来，这一技术有望在国防、信息安全、智慧城市等多个领域发挥重要作用，为构建更加安全、高效的信息传输体系贡献力量。
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
