【#远距离量子密钥分发和光纤振动传感成功融合#】#看不懂的科技进展# 5日，记者从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟院士、张强教授等与济南量子技术研究院合作，在完成光纤双场量子密钥分发（TF-QKD）的同时，实现了658公里远距离光纤传感，定位精度达到1公里，大幅突破了传统光纤振动传感技术距离难以超过100公里的限制。研究成果日前以“编辑推荐”的形式发表在《物理评论快报》上。#科学新发现#
这一研究成果表明，TF-QKD网络架构不仅能够实现超长距离分发安全密钥，同时也能应用于超长距离振动传感，从而实现广域量子通信网和光纤传感网的融合。（科技日报记者 吴长锋）
这一研究成果表明，TF-QKD网络架构不仅能够实现超长距离分发安全密钥，同时也能应用于超长距离振动传感，从而实现广域量子通信网和光纤传感网的融合。（科技日报记者 吴长锋）
【中国科大成功融合远距离量子密钥分发和光纤振动传感】中国科技大学：近日，中国科学技术大学潘建伟、张强等与济南量子技术研究院王向斌、刘洋等合作，实现了一套融合量子密钥分发和光纤振动传感的实验系统，在完成光纤双场量子密钥分发（TF-QKD）的同时，实现了658公里远距离光纤传感，定位精度达到1公里，大幅突破了传统光纤振动传感技术距离难以超过100公里的限制。相关研究成果以“编辑推荐”的形式发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上，并被美国物理学会（APS）下属网站“Physics”报道。
光纤振动传感以光纤作为传感器进行振动感知，通过利用单根光纤同时实现振动监测和信号传输，由于具有灵敏度高、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、周界防护和地震监测等工程领域具有广泛的应用前景，因此引起了人们的广泛关注和研究。当前，光纤振动传感多使用分布式声波传感技术，其传感距离被限制在100公里以内，面临的一个重要技术挑战是如何克服距离限制，实现远距离的光纤振动传感。
量子密钥分发（QKD）则基于量子力学基本原理，结合“一次一密”的加密方式，可以实现无条件安全的保密通信。因为其重要的现实意义，QKD一直是过去几十年来国际学术界的研究热点。2018年提出的TF-QKD协议，可以突破QKD成码率的线性界限，被认为是实现超远距离光纤QKD的最优方案。然而，TF-QKD技术要求相当苛刻，需要两个远程独立激光器的单光子干涉，光源频率微小的偏差以及光纤链路任何波动都会积累相位噪声而降低单光子干涉的质量。
在实际应用中，沿光纤链路的声音、振动等噪声不可避免，因此，TF-QKD实验过程中需要实时探测环境噪声引起的光纤相位变化，并对其进行实时或数据后处理补偿。一般来说，这些相位变化的信息在QKD实验结束后会被丢弃。但事实上，这些“冗余”信息反映了光纤中透射光的实时相位变化，可能来源于沿光纤链路的振动扰动或者温度漂移。通过分析这些相位变化信息，再结合振动的一些特性，即可获得振动信息并进行定位，从而实现超远距离光纤振动传感。
潘建伟、张强研究组基于济南量子技术研究院王向斌提出的“发”或“不发送”TF-QKD（SNS-TF-QKD）协议，利用时频传输等关键技术精确控制两台独立激光器的频率，与中国科大陈旸和赵东锋合作，利用附加相位参考光来估算光纤的相对相位快速漂移，恢复了加载在光纤信道上的人工可控振源产生的外部扰动，结合中科院上海微系统所尤立星团队研制的高计数率低噪声单光子探测器，最终实现了658公里的光纤双场量子密钥分发和光纤振动传感，对链路上人工振源的扰动位置进行了定位，精度优于1公里。
上述研究成果表明，TF-QKD网络架构不仅能够实现超长距离分发安全密钥，同时也能应用于超长距离振动传感，实现广域量子通信网和光纤传感网的融合。
光纤振动传感以光纤作为传感器进行振动感知，通过利用单根光纤同时实现振动监测和信号传输，由于具有灵敏度高、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、周界防护和地震监测等工程领域具有广泛的应用前景，因此引起了人们的广泛关注和研究。当前，光纤振动传感多使用分布式声波传感技术，其传感距离被限制在100公里以内，面临的一个重要技术挑战是如何克服距离限制，实现远距离的光纤振动传感。
量子密钥分发（QKD）则基于量子力学基本原理，结合“一次一密”的加密方式，可以实现无条件安全的保密通信。因为其重要的现实意义，QKD一直是过去几十年来国际学术界的研究热点。2018年提出的TF-QKD协议，可以突破QKD成码率的线性界限，被认为是实现超远距离光纤QKD的最优方案。然而，TF-QKD技术要求相当苛刻，需要两个远程独立激光器的单光子干涉，光源频率微小的偏差以及光纤链路任何波动都会积累相位噪声而降低单光子干涉的质量。
在实际应用中，沿光纤链路的声音、振动等噪声不可避免，因此，TF-QKD实验过程中需要实时探测环境噪声引起的光纤相位变化，并对其进行实时或数据后处理补偿。一般来说，这些相位变化的信息在QKD实验结束后会被丢弃。但事实上，这些“冗余”信息反映了光纤中透射光的实时相位变化，可能来源于沿光纤链路的振动扰动或者温度漂移。通过分析这些相位变化信息，再结合振动的一些特性，即可获得振动信息并进行定位，从而实现超远距离光纤振动传感。
潘建伟、张强研究组基于济南量子技术研究院王向斌提出的“发”或“不发送”TF-QKD（SNS-TF-QKD）协议，利用时频传输等关键技术精确控制两台独立激光器的频率，与中国科大陈旸和赵东锋合作，利用附加相位参考光来估算光纤的相对相位快速漂移，恢复了加载在光纤信道上的人工可控振源产生的外部扰动，结合中科院上海微系统所尤立星团队研制的高计数率低噪声单光子探测器，最终实现了658公里的光纤双场量子密钥分发和光纤振动传感，对链路上人工振源的扰动位置进行了定位，精度优于1公里。
上述研究成果表明，TF-QKD网络架构不仅能够实现超长距离分发安全密钥，同时也能应用于超长距离振动传感，实现广域量子通信网和光纤传感网的融合。
【重庆林业科研成果地表火监测识别传感网技术成功保障北京冬奥会赛区森林防火安全】
重庆之声2月23日讯 近日，中国诸多亮相北京冬奥会的黑科技受到各方高度关注，其中一项黑科技—地表火灾探测器来自重庆，并且作为官方指定设备保障冬奥会张家口赛区森林防火安全。
地表火探测器是重庆市林业局立项支持的地表火监测识别传感网技术的科技转化成果，由重庆市林业科学研究院、重庆工商大学、重庆英卡电子有限公司产学研联合研制。
该技术融合了红紫外光谱监测与人工智能识别算法、无线通信与自动组网路由算法、野外环境长效储能和供能技术等先进算法及技术，兼具及时火情监测、定位预警、故障自诊、信息回传和野外供电等功能，较好地解决了传统森林地表火灾监测存在的供电难、通信难、预警难等难题。该技术可以在30秒内探测到林下地表火情，并实现火情图片实时回传。该技术在复合传感、人工智能、微功耗、自组网等方面均处于国内领先地位，并作为主要技术依据制订了国家林业行业标准《森林防地表火红外监测识别系统技术规范》，填补了我国森林草原地表火监测识别技术空白，与卫星遥感、视频监控、人工巡护结合形成”天-空-地-人”立体化防控体系，为我国构建森林草原火灾立体防控体系奠定了重要的地基传感技术支撑。
该技术成果于2017年首次入选原国家林业局全国林业科技重点推广应用100项成果，于2019年入选国家林草局中国智慧林业最佳实践案例50强，于2021年再次入选国家林草局全国林业科技重点推广应用100项成果。目前，该技术已成功推广应用到全国16个省市，每年为全国监测地表火情1000余起。
重庆之声记者王力越报道。（市林业局供图）
重庆之声2月23日讯 近日，中国诸多亮相北京冬奥会的黑科技受到各方高度关注，其中一项黑科技—地表火灾探测器来自重庆，并且作为官方指定设备保障冬奥会张家口赛区森林防火安全。
地表火探测器是重庆市林业局立项支持的地表火监测识别传感网技术的科技转化成果，由重庆市林业科学研究院、重庆工商大学、重庆英卡电子有限公司产学研联合研制。
该技术融合了红紫外光谱监测与人工智能识别算法、无线通信与自动组网路由算法、野外环境长效储能和供能技术等先进算法及技术，兼具及时火情监测、定位预警、故障自诊、信息回传和野外供电等功能，较好地解决了传统森林地表火灾监测存在的供电难、通信难、预警难等难题。该技术可以在30秒内探测到林下地表火情，并实现火情图片实时回传。该技术在复合传感、人工智能、微功耗、自组网等方面均处于国内领先地位，并作为主要技术依据制订了国家林业行业标准《森林防地表火红外监测识别系统技术规范》，填补了我国森林草原地表火监测识别技术空白，与卫星遥感、视频监控、人工巡护结合形成”天-空-地-人”立体化防控体系，为我国构建森林草原火灾立体防控体系奠定了重要的地基传感技术支撑。
该技术成果于2017年首次入选原国家林业局全国林业科技重点推广应用100项成果，于2019年入选国家林草局中国智慧林业最佳实践案例50强，于2021年再次入选国家林草局全国林业科技重点推广应用100项成果。目前，该技术已成功推广应用到全国16个省市，每年为全国监测地表火情1000余起。
重庆之声记者王力越报道。（市林业局供图）
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