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量子通訊系統的相位擾動可檢測出地震

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科技產業資訊室(iKnow) - 周媛韻 發表於 2022年6月1日
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圖、量子通訊系統的相位擾動可檢測出地震

中國科學技術大學的研究人員展示了一種稱為雙場量子密鑰分配 (twin-field Quantum Key Distribution)的技術,透過使用單光子相互干擾的方式來加密兩個設備之間傳送的資料,使系統比傳統加密更安全。如果有竊聽者試圖讀取加密資料,光子的量子態(quantum state)就會改變,一旦被檢測到,發送者就可以選擇是否要暫停傳送。
 
研究人員在測試中成功透過658公里的電纜來發送加密的資料,且實現了最少的資料遺失,這是過去所有QKD系統中所展示最長的距離之一,並且還能感知到震動,是一個新的機制。
 
加密的資訊包含了一個稱為光子相位(photon phase)的量子特性,其需要仔細的在電纜上進行長度的測量。如遇到任何環境的干擾,如地面的震動,也會影響該測量且還能被檢測到。因此該量子通訊技術可以透過這種微小的震動測量,並應用於潛在地震或山崩的檢測。
 
該技術在擴展到大規模的量子通訊網路(quantum communication network)之前,還需要提高資料傳送的速度。如果未來成功擴展到大規模的量子通訊技術,震動感測將可能成為這個系統有用的副產品。
 
震動感測可以讓研究人員精確的計算出電纜的長度,此外還能辨識出光纖上的震動,並且可透過利用時序資訊(timing information) 來確認光纖震動的位置,且準確度在一公里以內,該研究發表在Physical Review Letters期刊上。(480字;圖1)
 

參考資料:
Quantum communication system could detect earthquakes. New Scientist,2022/5/17
Seismic Sensing Using Quantum Cryptography Network. APS Physics,2022/5/2
Quantum Key Distribution over 658 km Fiber with Distributed Vibration Sensing. Physical Review Letters,2022/5/2
 
 
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