La rete di distribuzione delle chiavi quantistiche misura accuratamente le vibrazioni del terreno

Sep 27, 2023

Rapporto del 18 maggio 2022

di Bob Yirka, Phys.org

Un team di ricercatori affiliati a diverse istituzioni in Cina ha scoperto che le reti di distribuzione delle chiavi quantistiche (QKD) possono essere utilizzate per misurare con precisione le vibrazioni del suolo. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, il gruppo descrive la loro implementazione di una rete QKD a doppio campo, basata su fibra, su una distanza di 658 km. Hanno inoltre stabilito che la rete potrebbe essere utilizzata come mezzo per rilevare le vibrazioni del terreno associate a terremoti o smottamenti.

Le reti QKD utilizzano proprietà quantistiche uniche dei fotoni per crittografare i dati inviati tra dispositivi di comunicazione. A causa delle loro proprietà quantistiche, tali reti sono quasi impossibili da hackerare senza che gli host del sistema si accorgano dell’attività e interrompano il trasporto dei messaggi. A causa di questa caratteristica, gli scienziati di diversi paesi hanno lavorato per migliorare la tecnologia per un uso diffuso. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno sviluppato e installato una rete QKD a doppio campo, basata su fibra, che sfrutta il modo in cui i fotoni interferiscono come mezzo per crittografare i dati, e sono stati sorpresi di scoprire che la rete in fibra potrebbe essere utilizzata anche per rilevare vibrazione del terreno.

Nel loro lavoro, i ricercatori sono riusciti a inviare dati crittografati su un cavo in fibra lungo 658 km, estendendo il precedente record di distanza di circa 100 km. In una rete di questo tipo, le fluttuazioni nella fase della luce che passa attraverso il cavo in fibra devono essere notate e corrette allungando il cavo affinché la distribuzione delle chiavi funzioni correttamente. Tali fluttuazioni, hanno osservato i ricercatori, sono tipicamente dovute alle vibrazioni del terreno.

Nel loro sistema e in altri simili, viene utilizzato un cavo in fibra separato per bloccare le frequenze tra i nodi della rete. I ricercatori hanno scoperto che le informazioni temporali nel secondo cavo possono determinare con precisione, con un'approssimazione di 1 chilometro, dove lungo il cavo si è creata la fluttuazione. Ciò suggerisce che sistemi come il loro potrebbero anche fungere da sensori di vibrazione del suolo, eventualmente avvisando di un terremoto o di una frana in corso. In particolare, per l’applicazione nel mondo reale, la velocità di trasferimento dei dati dovrebbe essere migliorata.

Maggiori informazioni: Jiu-Peng Chen et al, Quantum Key Distribution over 658 km Fiber with Distributed Vibration Sensing, Physical Review Letters (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.180502

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