Researchers hope to use networks of unused, 暗光纤电缆有助于探测地下声波,可以预警即将发生的地震.
Millions of miles of unused, dark fiber optic cables are installed underground. 一个由加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室的科学家组成的研究小组一直在试验一种新的预测技术. 这种方法可以收集地壳运动的测量数据,比目前的地震探测系统获得的数据要好.
Measuring Activity
In seismology在美国,科学家们通常只有少量的传感器用于探测地震. 这就是为什么测量地球表面的振动是不均匀的, “touch-and-go” venture. Also, 一些地震活跃地区手头有许多传感器, 而远离移动板块的地方可能很少. 这种设备的变化使得测量地震振动变得困难, for example, fracking triggers earthquakes. Using the new method, 用户可以把每根几英尺长的光纤电缆变成一个独立的 seismic sensor.
通过这项最新技术,研究人员基本上在现实世界中测试了DAS方法. They plugged their interrogators into the fiber optic cable 沿着能源部暗纤维试验台的线路. This 13,000-mile stretch of telecommunications fiber in the western U.S. 用于测试新的通信设备. 研究人员的目标是西萨克拉门托附近的一段17英里长的电缆, California, and recorded data from July 28, 2017, up to January 18, 2018.
In 2013, Edward Snowden, a U.S. National Security Agency contractor, 泄露的文件显示,情报机构正在监视普通公民的数据. 一个令人不安的事实是间谍窃听到了 optical fiber cables 获取通过这些电缆传输的大量数据.
斯诺登的泄密促使研究人员利用量子科学使这种黑客攻击成为不可能. Finally, there are reports of progress.
THE QUANTUM KEY DISTRIBUTION APPROACH
一家名为Quantum exchange的初创公司将接入500英里的 optical cable along the Eastern U.S. coast. 量子公司将使用这条电缆创建该国首个量子密钥分发(QKD)网络.
量子交换的“QKD方法”将发送以比特为单位的编码信息,同时以量子比特的形式传输解码密钥, or qubits. 量子比特通常以光子的形式,很容易沿着光纤电缆传输. However, 任何监视量子比特的企图都会立即破坏其脆弱的量子态, 删除所有数据,留下入侵痕迹.
一个可能的问题是,“可信节点”必须用于长距离发送量子密钥. 这些节点充当中继器,在典型的网络中增强信号 data cable. Quantum exchange计划在其整个网络中拥有13个可信节点. 在这些节点上,密钥首先被转换成比特. 然后,它们被变回量子态,继续发送. 换句话说,黑客理论上可以窃取这些比特,因为它们暂时是易受攻击的.
AN ALTERNATE METHOD: QUANTUM TELEPORTATION
Along with this news, the University of Chicago, 费米国家加速器实验室和阿贡国家实验室将联合开发一个试验台,使用量子隐形传态来创建安全的数据传输.
量子隐形传态将利用纠缠来消除被黑客入侵的风险. 纠缠在单个量子态中产生一对量子比特(通常是光子). 一个光子的变化会立即影响连接的光子,即使它们相距很远. 因此,从理论上讲,它应该是不可能被破解的 data transmission using entanglement. 这是因为篡改其中一个量子比特会破坏两个量子态.
然而,纠缠方法仍然局限于研究实验室. 要让这种方法在现实世界中发挥作用,存在巨大的挑战. According to Dr. David Awschalom of the University of Chicago, 创建和维护纠缠将是极其困难的 long haul fiber optic network.
Dr. Awschalom领导了这个涉及大学和国家实验室的项目. 目标是让测试平台使用“即插即用”的方法,让研究人员实验和评估纠缠和传输量子比特的不同技术.
The U.S. 能源部将提供数百万美元来资助这个试验台. 这个试验台将在实验室之间安装一段30英里长的光缆. 芝加哥量子交易所的成员将操作测试平台和项目. 该交流由来自三个组织的70名科学家和工程师组成.
在一个典型的光学陀螺仪内部,一根缠绕的光纤携带激光脉冲. 有些脉冲是顺时针运动,有些是逆时针运动. 陀螺仪通过检测这些脉冲到达传感器的微小变化来测量旋转. 研究人员试图制造更小的光学陀螺仪. However, as the size of the gyro shrinks, 来自传感器的信号变得越来越弱,直到被散射光的“噪音”淹没.
However, 在开发和部署高容量跨洋远程传输系统方面存在着明显的挑战. 其中一个问题是需要提高整个C波段和l波段的光信噪比(OSNR). 另一个限制是向供应EDFA泵的海上设备输送电力. In addition, 长距离海底系统通常比地面系统长得多,并且对在恶劣海底环境中使用的光纤电缆和中继器有独特的要求.
In a new white paper presented at SubOptic 2016, OFS和OFS实验室的研究人员讨论了关键的光纤和放大器技术,帮助用户实现海底传输系统的高容量和长覆盖范围. 这些技术包括超大有效面积, 低损耗光纤及其对性能的影响, 以及中继和无中继潜艇系统的关键放大技术.