基于环形量子密钥分配集成系统的弱测量增强光纤光 sensing 扰动幅度与位置
量子物理
2025-12-23 v1
摘要
量子通信与光纤感知深度集成是开发下一代多功能且高度可靠安全信息基础设施的关键。本文首次提出一种环形量子密钥分配（QKD）与光纤弱测量（WM）集成感知与扰动定位能力的 Sagnac 回路集成系统（SLIS）。在因外部扰动导致通信中断时，SLIS 无缝切换至感知系统，运用干涉测量和 WM 技术监测信道扰动。通过集成空旷频率定位（NFL）模式，该系统精确确定扰动位置，从而实现快速识别链路沿线的安全漏洞。实验结果表明，SLIS 在 30 km 长的 Sagnac 回路信道上实现原始密钥生成速率为 22.4 kbps，运行稳定且向网络扩展具有良好可扩展性。在感知性能方面，SLIS 对动态和准静态扰动都表现出强大的检测能力。对于动态扰动，系统可检测至 100 Hz 的瞬态冲击和 PZT 驱动的频率变化，并通过 NFL 对齐实现远距离定位，随着扰动位置在回路中远离初始位置，定位性能得到改善。对于准静态扰动，分辨率可达约 100 g 的引力变化，对应时间延迟变化为 9.81 as。本工作为通过集成通信与感知功能实现自诊断、稳健的量子网络提供了一条新型技术路径。
引用
@article{arxiv.2512.18961,
title = {Integrated Ring-based Quantum Key Distribution with Weak Measurement Enhanced Fiber-Optic Sensing Disturbance Magnitude and Location},
author = {Weiqian Zhao and Wenzhao Huang and Zifu Su and Fangyuan Li and Qirong Jiang and Cheng Yuan and Yafei Yu and Jindong Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.18961},
year = {2025}
}