光明日報合肥5月5日電（記者常河、丁一鳴）近日，中國科學技術大學潘建偉(wei) 、張強等與(yu) 濟南量子技術研究院王向斌、劉洋等合作，實現了一套融合量子密鑰分發和光纖振動傳(chuan) 感的實驗係統，在完成光纖雙場量子密鑰分發（TF-QKD）的同時，實現了658公裏遠距離光纖傳(chuan) 感，定位精度達到1公裏，大幅突破了傳(chuan) 統光纖振動傳(chuan) 感技術距離難以超過100公裏的限製。相關(guan) 研究成果以“編輯推薦”的形式發表在《物理評論快報》上。

　　光纖振動傳(chuan) 感以光纖作為(wei) 傳(chuan) 感器進行振動感知，通過利用單根光纖同時實現振動監測和信號傳(chuan) 輸，由於(yu) 具有靈敏度高、響應快、結構簡單、分布均勻等優(you) 點，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域具有廣泛的應用前景，因此引起了人們(men) 的廣泛關(guan) 注和研究。當前，光纖振動傳(chuan) 感多使用分布式聲波傳(chuan) 感技術，其傳(chuan) 感距離被限製在100公裏以內(nei) ，麵臨(lin) 的一個(ge) 重要技術挑戰是如何克服距離限製，實現遠距離的光纖振動傳(chuan) 感。

　　量子密鑰分發（QKD）則基於(yu) 量子力學基本原理，結合“一次一密”的加密方式，可以實現無條件安全的保密通信。因為(wei) 其重要的現實意義(yi) ，QKD一直是過去幾十年來國際學術界的研究熱點。2018年提出的TF-QKD協議，可以突破QKD成碼率的線性界限，被認為(wei) 是實現超遠距離光纖QKD的最優(you) 方案。然而，TF-QKD技術要求相當苛刻，需要兩(liang) 個(ge) 遠程獨立激光器的單光子幹涉，光源頻率微小的偏差以及光纖鏈路任何波動都會(hui) 積累相位噪聲而降低單光子幹涉的質量。

　　在實際應用中，沿光纖鏈路的聲音、振動等噪聲不可避免，因此，TF-QKD實驗過程中需要實時探測環境噪聲引起的光纖相位變化，並對其進行實時或數據後處理補償(chang) 。一般來說，這些相位變化的信息在QKD實驗結束後會(hui) 被丟(diu) 棄。但事實上，這些“冗餘(yu) ”信息反映了光纖中透射光的實時相位變化，可能來源於(yu) 沿光纖鏈路的振動擾動或者溫度漂移。通過分析這些相位變化信息，再結合振動的一些特性，即可獲得振動信息並進行定位，從(cong) 而實現超遠距離光纖振動傳(chuan) 感。

　　潘建偉(wei) 、張強研究組基於(yu) 濟南量子技術研究院王向斌提出的“發”或“不發送”TF-QKD（SNS-TF-QKD）協議，利用時頻傳(chuan) 輸等關(guan) 鍵技術精確控製兩(liang) 台獨立激光器的頻率，與(yu) 中國科大陳暘和趙東(dong) 鋒合作，利用附加相位參考光來估算光纖的相對相位快速漂移，恢複了加載在光纖信道上的人工可控振源產(chan) 生的外部擾動，結合中科院上海微係統所尤立星團隊研製的高計數率低噪聲單光子探測器，最終實現了658公裏的光纖雙場量子密鑰分發和光纖振動傳(chuan) 感，對鏈路上人工振源的擾動位置進行了定位，精度優(you) 於(yu) 1公裏。

　　上述研究成果表明，TF-QKD網絡架構不僅(jin) 能夠實現超長距離分發安全密鑰，同時也能應用於(yu) 超長距離振動傳(chuan) 感，實現廣域量子通信網和光纖傳(chuan) 感網的融合。