論文の概要: Integrated Ring-based Quantum Key Distribution with Weak Measurement Enhanced Fiber-Optic Sensing Disturbance Magnitude and Location
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.18961v1
- Date: Mon, 22 Dec 2025 02:22:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-23 18:54:32.580071
- Title: Integrated Ring-based Quantum Key Distribution with Weak Measurement Enhanced Fiber-Optic Sensing Disturbance Magnitude and Location
- Title（参考訳）: 弱測定による集積リング型量子鍵分布による光ファイバーセンシング外乱マグニチュードと位置推定
- Authors: Weiqian Zhao, Wenzhao Huang, Zifu Su, Fangyuan Li, Qirong Jiang, Cheng Yuan, Yafei Yu, Jindong Wang,
- Abstract要約: サニャックループ統合システム(SLIS)は、リングベースの量子鍵分布(QKD)とファイバベースの弱測定(WM)の強化されたセンシングと外乱局所化機能を組み合わせたものである。
30kmのサニャックループチャネルでは、SLISは22.4kbpsの生の鍵生成速度を実現し、安定した動作とネットワーク拡張に向けた明確なスケーラビリティを実現している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.501410734393367
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The deep integration of quantum communication and fiber-optic sensing is pivotal for the development of next-generation multifunctional and highly reliable secure information infrastructure. Here, we present a Sagnac-loop integrated system (SLIS) that, for the first time, combines ring-based quantum key distribution (QKD) with fiber-based weak measurement (WM) enhanced sensing and disturbance localization capabilities. In the event of communication interruption due to external disturbances, the SLIS seamlessly switches to perception system, employing interference measurement and WM techniques to monitor channel disturbances. By integrating null-frequencies localization (NFL) mode, the system precisely determines the disturbance location, enabling rapid identification of security vulnerabilities along the link. Experimental results demonstrate that, over a 30 km Sagnac loop channel, the SLIS achieves a raw key generation rate of 22.4 kbps with stable operation and clear scalability toward network expansion. In terms of perception performance, the SLIS exhibits strong capability for both dynamic and quasi-static disturbances. For dynamic perturbations, the system detects transient impacts and PZT-driven frequency variations down to 100 Hz, and enables long-distance localization via NFL alignment, with improved localization performance as the disturbance position moves farther away along the loop. For quasi-static disturbances, gravitational changes as small as 100 g are resolved, corresponding to a time-delay variation of 9.81 as. This work provides a novel technical pathway toward self-diagnosing, robust quantum networks through integrated communication and sensing functionalities.
- Abstract（参考訳）: 量子通信と光ファイバーセンシングの深い統合は、次世代の多機能で信頼性の高い情報基盤の開発に欠かせない。
ここでは,リングベース量子鍵分布(QKD)とファイバベース弱測定(WM)の強化されたセンシングと外乱局所化機能を組み合わせたサニャックループ統合システム(SLIS)を提案する。
外部障害による通信中断の場合、SLISはシームレスに知覚システムに切り替え、干渉計測とWM技術を用いてチャネル障害を監視する。
ヌル周波数ローカライゼーション(NFL)モードを統合することで、システムは障害位置を正確に決定し、リンクに沿ったセキュリティ脆弱性の迅速な識別を可能にする。
実験により,30kmのサニャックループチャネルにおいて,SLISは22.4kbpsの生鍵生成速度を実現し,安定した動作とネットワーク拡張に向けた明確なスケーラビリティを実現した。
知覚性能の面では、SLISは動的および準静的な障害に対して強い能力を示す。
動的摂動の場合、このシステムは過渡的な衝撃やPZT駆動の周波数変動を100Hzまで検出し、NFLアライメントによる長距離ローカライゼーションを可能にし、外乱位置がループに沿って遠くに移動するにつれて、ローカライゼーション性能が向上する。
準静電乱では、時間遅れの9.81の変動に対応して、100g程度の重力変化が解決される。
この研究は、統合された通信と知覚機能を通じて、自己診断、堅牢な量子ネットワークへの新たな技術的経路を提供する。
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