Мрежата за разпределение на квантовите ключове точно измерва вибрациите на земята


Мрежата за разпределение на квантовите ключове точно измерва вибрациите на земята

Схема на експериментална настройка. В лабораторията на Алис (Боб) семенният лазер е заключен към стъклена кухина с ултра ниско разширение (ULE), за да се постигне субхерцова широчина на линията чрез използване на Pound-Drever-Hall (PDH) [41, 42] техника. След PDH заключване, 500 MHz акустично-оптичен модулатор (AOM) с регулируема носеща честота се вмъква в Bob, за да се елиминира честотната разлика на двата стабилни лазера. След това ултрастабилните източници на светлина се разделят съответно на две части; единият се използва за QKD, другият се изпраща до другия потребител чрез влакнеста връзка с калибриране на честота 500 km за хетеродини смущения. Двупосочните усилватели на влакна, легирани с ербий (BEDFA) се вмъкват на всеки 50 km, за да се поддържа мощността на предаваната светлина, два AOM с фиксирана носеща честота от 40 и 70 MHz се вмъкват в двата края на връзката за филтриране на отражението в канала. PD: фотодиод. В QKD частта светлината се модулира с фазови модулатори (PMs) и модулатори на интензитета (IMs) и се отслабва до ниво на единичен фотон с атенюатор (ATT), за да генерира квантовите сигнали с фазовите референтни сигнали. Най-накрая светлината се изпраща до Чарли чрез 329,3 и 329,4 km макари с влакна с ултра ниска загуба (658,7 km) за откриване. Чарли използва плътен мултиплексор с разделяне на дължината на вълната (DWDM), циркулатор (CIR) за филтриране на шумовете преди разделителя на поляризационния лъч (PBS) и разделителя на лъча (BS). Резултатите от интерференцията се откриват от свръхпроводящи еднофотонни детектори на нанопровод (SNSPD). Освен това, разтегателите на влакна се вмъкват в QKD канала и канала за калибриране на дължината на вълната като изкуствена виброза. EPC: електрически поляризационен контролер; PC: поляризационен контролер. кредит: Писма за физически преглед (2022 г.). DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.180502

Екип от изследователи, свързани с няколко институции в Китай, установи, че мрежите за разпределение на квантов ключ (QKD) могат да се използват за точно измерване на вибрациите на земята. В техния документ, публикуван в списанието Писма за физически преглед, групата описва тяхното внедряване на QKD мрежа с двойно поле, базирана на влакна на разстояние от 658 km. Те също така установиха, че мрежата може да се използва като средство за отчитане на вибрации на земята, свързани със земетресения или свлачища.

QKD мрежите използват уникални квантови свойства на фотоните за криптиране на данни, изпращани между комуникационни устройства. Заради техните квантови свойства, такива мрежи е почти невъзможно да се хакнат, без системните хостове да забележат активността и да спрат транспортирането на съобщения. Поради тази функция учени от няколко страни работят за подобряване на технологията за широко приложение. В това ново усилие изследователите разработиха и инсталираха QKD мрежа с двойно поле, базирана на влакна, която се възползва от начина, по който фотоните се намесват като средство за криптиране на данни, и бяха изненадани да открият, че оптична мрежа може да се използва и за засичане на вибрации на земята.

В работата си изследователите успешно изпратиха криптирани данни на 658 км влакнест кабел, удължавайки предишния рекорд за разстояние с приблизително 100 км. В такава мрежа флуктуациите във фазата на светлината, преминаваща през оптичния кабел, трябва да бъдат забелязани и коригирани чрез разтягане на кабела, за да може разпределение на ключове да работи правилно. Такава флуктуацииотбелязват изследователите, обикновено възникват поради вибрации на земята.

В тяхната система и други подобни се използва отделен оптичен кабел за заключване на честотите между възлите в мрежата. Изследователите открили, че информацията за времето във втория кабел може точно да определи до приблизително 1 километър, къде по дължината на кабела е създадена флуктуацията. Това предполага, че системи като тяхната могат да служат и като сензори за вибрации на земята, вероятно предупреждаващи за продължаващо земетресение или свлачище. По-специално, за приложение в реалния свят скоростта на трансфер на данни би трябвало да бъде подобрена.


Китайски екип счупи рекорда за разстояние за квантово защитена директна комуникация


Повече информация:
Jiu-Peng Chen et al, Разпределение на квантовия ключ над 658 km Fiber с разпределено вибрационно отчитане, Писма за физически преглед (2022 г.). DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.180502

© 2022 Science X Network

Цитат: Мрежата за разпространение на квантови ключове точно измерва вибрациите на земята (2022 г., 18 май), извлечена на 21 май 2022 г. от https://phys.org/news/2022-05-quantum-key-network-accurately-ground.html

Този документ е обект на авторско право. Освен всяка честна сделка с цел частно проучване или изследване, никоя част не може да бъде възпроизвеждана без писменото разрешение. Съдържанието е предоставено само за информационни цели.