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中国科大两项重大科技成果问世

2020-03-08 20:13

 

  近日,中国科学技术大学潘建伟院士团队与大学、山东济南量子技术研究院等机构合作,实现了500公里级真实光纤的双场量子密钥分发和相位匹配量子密钥分发,传输距离达到509公里,创造了新的世界纪录。国际权威学术期刊《物理评论快报》和《自然·光子学》日前发表了相关研究成果。

  量子密钥分发是实现高安全性量子保密通信的基础,具有重要的理论和现实意义。但限于通信光纤损耗和探测器噪声等原因,量子密钥分发系统通常只能在100公里内获得较高的成码率。

  近期,潘建伟等科学家组成联合团队,在传输协议、传输技术、探测器研制等领域,取得一系列突破。他们结合中科院上海微系统所研制的高计数率低噪声单光子探测器,最终在实验室内将量子秘钥分发的安全成码距离推至500公里以上。

  上述研究成果成功创造了地基量子密钥分发最远距离新的世界纪录,在超过500公里的光纤成码率打破了传统无中继量子秘钥分发所限定的成码率极限,即超过了理想的探测装置(探测器效率为100%)下的无中继量子秘钥分发成码极限。

  研究团队表示,如果将实验系统的重复频率升级至“京沪干线”等远距离量子通信网络中采用的1GHz,那么在300公里处的成码率可达5kbps。这将大幅减少光纤量子通信网络中的可信中继数量,并显著提升光纤量子保密通信网络的安全性。

  近日,中国科学技术大学交叉合作团队与中国地震局地震预测研究所科研团队合作,推出世界首个人工智能地震监测系统——“智能地动”监测系统。经一年试用显示,该系统可在1秒至2秒时间内报出所有地震震源参数,超越目前世界最先进技术。

  中国科大交叉合作团队与中国地震局合作推出的人工智能地震实时监测系统。红色三角符号代表云南省境内地震台,蓝色三角符号代表四川省境内地震台,圆圈是该系统自动报出的地震。图源:中国科学技术大学新闻网

  快速报出地震预警信息对于及时通知立即采取防护措施、迅速终止核电站等重要设施的运行、减缓高铁速度、确定救援方案等具有重要意义。当地震发生时,仅凭自动快速数字算法得出地震信息的结果经常不可靠,会导致误报。因此自动算法与专业人员人工计算结果及质量的结合,是当前世界监测地震的主要手段,但这种工作方式要求必须有24小时人工持续监测的能力。

  中科大地球和空间科学学院张捷教授课题组,信息科学技术学院李卫平教授、陈志波教授课题组,计算机科学与技术学院陈恩红教授课题组,与中国地震局地震预测研究所赵翠萍研究员团队合作,经过6年的努力,推出无人操作的“智能地动”监测系统。

  该系统在位于四川、云南两省的中国地震实验场试用了一年。经中国地震局基于2019年446个地震评估结果对比显示,“智能地动”监测系统与专业人员人工计算处理结果的准确性非常接近,且仅需1秒至2秒时间即可报出所有地震震源参数。而目前世界上最先进的美国国家地质调查局自动速报系统,需要3分钟至5分钟计算时间后才能报出地震信息。

  当前许多国际知名大学和科研组织都在研究人工智能地震监测问题,但大多处在基础科研以及发表论文阶段。“智能地动”监测系统的出现,极大地缓解了24小时人工监测地震的压力,能够及时处理密集的地震台网大数据,帮助减少误报、漏报现象。这项国际领先的技术,已成功地测试了多个国家的地震数据。

  目前,系统的研发团队正在与日本、土耳其、墨西哥等地震频发的国家地震监测机构探讨交流合作推广计划。