基于集成环路的量子密钥分发与弱测量增强型光纤传感扰动幅度及定位

量子通信与光纤传感的深度融合对发展新一代多功能、高可靠的安全信息基础设施至关重要。该研究团队提出了一种萨格纳克环集成系统(SLIS),首次将环形量子密钥分发(QKD)与基于光纤的弱测量(WM)增强型传感及扰动定位能力相结合。当通信因外部干扰中断时,该系统可无缝切换至感知模式,利用干涉测量与WM技术监测信道扰动。通过集成零频定位(NFL)模式,能精确判定扰动位置,快速识别链路中的安全漏洞。实验结果表明:在30公里萨格纳克环信道中,SLIS实现了22.4 kbps的原始密钥生成率,运行稳定且具备明确的网络扩展性。感知性能方面,该系统对动态与准静态扰动均展现出强大检测能力——对动态扰动可检测低至100 Hz的瞬态冲击与压电陶瓷驱动频率变化,并通过NFL校准实现长距离定位,且扰动位置沿环路越远定位性能越优;对准静态扰动可分辨小至100克的重力变化,对应9.81阿秒的时延变化。该工作通过通信-感知一体化功能,为构建自诊断、强健的量子网络提供了创新技术路径。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-12-22 02:22

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