一种用于量子密钥分发的光偏振修正方法技术

本发明专利技术公开了一种用于量子密钥分发的光偏振修正方法，该方法内容是：Alice端将偏振修正命令发送给Bob端；Bob端的单光子探测器开始探测单光子；Alice端进行HV基偏振修正：Alice端的连续发送H光子；Bob端的单光子探测器接收并探测光子；Alice端发送V光子验证修正HV偏振基后的量子信道；Bob端的第二控制单元将单光子探测器探测到的H光子、V光子计数值反馈给Alice端，Alice判断V光子的绝对值和V与H的相对比值是最优，不是最优，新调整HV基偏振偏移修正；若为最优，则HV基偏振修正完成，开始PN基偏振修正。本发明专利技术实现了高精度、高效率的光偏振修正。振修正。振修正。

【技术实现步骤摘要】
一种用于量子密钥分发的光偏振修正方法


[0001]本专利技术涉及量子信息处理与量子密钥同步修正领域，具体涉及一种用于量子密钥分发的光偏振修方法。

技术介绍

[0002]QKD系统中，根据BB84协议，以偏振四态编码为例，采取光子的四种偏振态：垂直偏振态(
↑
)、水平偏振态(
→
)、+45
°
偏振态和
‑
45
°
偏振态简记为H、V、P、N。
[0003]H和V在HV基下，P和N在PN基下，且两组基共轭。信号光的基矢与测量基相同时，信号光才能被正确测量，否则，测量会得到一个完全随机的结果，因此，需要对现有技术进行改进提出精度更好的保证系统安全的多路同步输出激光器光源系统。
[0004]约定HV基编码为0，PN基编码为1。在HV基下，H偏振态编码为0，V偏振态编码为1；在PN基下，P偏振态编码为0，N偏振态编码为1。四种偏振态的编码如表1所示。
[0005]表1偏振编码方式
[0006]偏振态基编码偏振态编码H偏振态00V偏振态01P偏振态10N偏振态11
[0007]偏振光在光纤链路上传输时，由于光纤的双折射效应，到达接收方时，可能会与接收方选择的测量基矢存在一定的夹角θ，因此需要对现有的技术进行进一步地改进，以补偿这一夹角，使接收方能正确测量四种偏振光。

技术实现思路

[0008]为了解决上述技术问题，提出了一种无需人工干预的，粗调达到快速实现高精度偏振态的量子密钥分发的光偏振修正方法。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种用于量子密钥分发的光偏振修正方法，该方法应用到光偏振修正系统中，该方法保护以下步骤：
[0010]步骤1：Alice端的第一控制单元通过第一通信单元将偏振修正命令通过经典信道发送给Bob端的第二通信单元；
[0011]步骤2：Bob端的第二控制单元接收到第二通信单元偏振修正命令后，第二控制单元控制单光子探测器开始探测单光子；
[0012]步骤3：Alice端进行HV基偏振修正：
[0013]Alice端的第一控制单元控制单光子偏振态发生器连续发送H光子；
[0014]步骤4：Bob端的单光子探测器接收并探测光子，Bob端的第二控制单元将单光子探测器探测到的H光子、V光子计数值通过第二通信单元以及经典信道反馈给Alice端；
[0015]步骤5：所述Alice端的第一控制单元判断H光子的绝对值和H与V的相对比值是否
最优，若为最优则跳到步骤7，不是最优跳到步骤6；
[0016]步骤6：判断结果若不是最优，所述第一控制单元通过改变偏振驱动控制单元输出到偏振控制器的X轴、Y轴、Z轴三轴控制模拟电压值，调整HV基偏振偏移，然后再次控制单光子偏振态发生器连续发送H光子，然后跳转到步骤5，直到最优；
[0017]步骤7：达到最优后，Alice端的第一控制单元控制单光子偏振态发生器发送V光子验证修正HV偏振基后的量子信道，继续下一步骤；
[0018]步骤8：Bob端的第二控制单元将单光子探测器探测到的H光子、V光子计数值通过第二通信单元发送到经典信道反馈给Alice端，Alice的第一控制单元判断V光子的绝对值和V与H的相对比值是最优，若最优则跳转到步骤10，若不最优跳转到步骤9：
[0019]步骤9：若不是最优，跳转到步骤8再重新调整HV基偏振偏移，进行修正；
[0020]步骤10：若为最优，则HV基偏振修正完成，开始PN基偏振修正，继续下一步骤；
[0021]步骤11：PN基偏振修正流程。
[0022]优选地，步骤5中判断最优的标准是H光子计数值大于V光子计数值6个数量级以上。
[0023]优选地，步骤8中判断最优的标准是V光子计数值远大于H光子计数值6个数量级以上。
[0024]优选地，步骤11中与PN基偏振修正流程HV基修正流程一样，只是偏振修正调整时，发送的是P光子，调整完成后，验证PN基发送的是N光子。
[0025]优选地，所述步骤6和步骤9中调整基偏振修正的步骤如下：
[0026]步骤A：所述第二控制单元判断计数绝对值和H/V或P/N计数比值(对比度)是否大于粗调阈值；
[0027]步骤B：如果不满足粗调阈值，则通过所述第一控制单元通过偏振驱动控制单元输出到偏振控制器的控制X轴、Y轴、Z轴三轴控制模拟电压值为初始值，然后进入粗调流程；
[0028]步骤C：判断H/V或P/N是否达到粗调绝对计数值门限和对比度阈值，若没有达到，则继续进入粗调流程；
[0029]步骤D：若达到粗调门限后，进入细调流程：
[0030]判断H/V或P/N是否达到细调绝对计数值门限和对比度阈值，若没有达到，继续进入细调流程；
[0031]步骤E：达到细调计数值门限和对比度阈值后，完成调节。
[0032]优选地，其中粗调调节步长为1.5
‑
3.5V；粗调阈值范围计数绝对值大于2万，对比度达到60～80。
[0033]优选地，所述细调绝对计数值门限30万～50万，对比度阈值为1000～3000。
[0034]优选地，粗调和细调的具体步骤如下：
[0035]步骤B
‑
1：确定X、Y和Z三个轴电压的初始值；
[0036]确定初始值的具体操作为：系统在第一次进行偏振修正的时候对三个电压值进行一次遍历操作，每个轴以10V为步长，从20V到100V进行一次遍历扫描，记录X、Y和Z三轴各轴计数最小位置时的电压值，将得到的三个初始值作为后续粗调时的初始值使用；
[0037]步骤B
‑
2：对X、Y和Z三个轴电压的初始值进行粗调：以步长为2V调节偏振，将三个轴的电压值调节到一个计数值对比度达到粗调门限，为后续的精确调节做好准备；
[0038]步骤B
‑
3：对X、Y和Z三个轴电压的初始值进行细调：比步长为0.1V，根据绝对计数值的大小和相对计数值对比度的综合结果来反馈控制电压的变化方向，直到综合结果在经验值范围内出现由小变大，又由大变小，找出第一峰值#1。在第一峰值#1附近按照0.01V扫描，找出第二峰值#2，将第二峰值#2时X、Y和Z三个轴电压值保存下来，固化为系统偏振修正参数，完成光偏振的调整。
[0039]本专利技术有益的技术效果：本专利技术中Alice端调整光偏振，结合量子信道与经典信道，与Bob端形成闭环反馈，利用控制单元以及偏振控制器驱动单元的配合实现偏振态高精度、快速调控以及高精度、高效率的光偏振修正。
附图说明
[0040]图1为现有技术中信号光的基矢与测量基不同测量示意图；
[0041]图2是现有技术中信号光的基矢与测量基相同测量示意图；
[0042]图3是现有技术中偏振态在光纤传输过程中偏振态改变示意图；
[0043]图4为本专利技术中光偏振修正系统原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于量子密钥分发的光偏振修正方法，该方法应用到光偏振修正系统中，其特征在于，该方法保护以下步骤：步骤1：Alice端的第一控制单元通过第一通信单元将偏振修正命令通过经典信道发送给Bob端的第二通信单元；步骤2：Bob端的第二控制单元接收到第二通信单元偏振修正命令后，第二控制单元控制单光子探测器开始探测单光子；步骤3：Alice端进行HV基偏振修正：Alice端的第一控制单元控制单光子偏振态发生器连续发送H光子；步骤4：Bob端的单光子探测器接收并探测光子，Bob端的第二控制单元将单光子探测器探测到的H光子、V光子数量计数值通过第二通信单元以及经典信道反馈给Alice端；步骤5：所述Alice端的第一控制单元判断接收到的H光子数计数值的绝对值和H与V光子数量的比值H/V是否最优，若为最优则跳到步骤7，不是最优跳到步骤6；步骤6：判断结果若不是最优，所述第一控制单元通过改变偏振驱动控制单元输出到偏振控制器的X轴、Y轴、Z轴三轴控制模拟电压值，调整HV基偏振偏移，然后再次控制单光子偏振态发生器连续发送H光子，然后跳转到步骤5，直到最优；步骤7：达到最优后，Alice端进行VP基偏振修正流程；步骤8：VP基偏振修正完成后，Alice端进行PN基偏振修正流程。2.如权利要求1所述的一种用于量子密钥分发的光偏振修正方法，其特征在于：步骤5中判断最优的标准是H光子计数值大于V光子计数值6个数量级以上。3.如权利要求1所述的一种用于量子密钥分发的光偏振修正方法，其特征在于：步骤7和8中与VP基、PN基偏振修正流程HV基修正流程一样。4.如权利要求3所述的一种用于量子密钥分发的光偏振修正方法，其特征在于：所述VP基偏振修正发送的是V光子，调整完成后，验证VP基发送的是V光子；所述PN基偏振修正发送的是P光子，调整完成后，验证PN基发送的是N光子。5.如权利要求4所述的一种用于量子密钥分发的光偏振修正方法，其特征在于：所述步骤6和步骤9中调整基偏振修正的步骤如下：步骤A：所述第二控制单元判断光子数量计数值得绝对值和H/V、V/P或P/N光子计数值比值是否大于粗调范围的绝对值和比值阈值；步骤B：如果不满足粗调阈值，则通过所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭邦红，胡敏，
申请(专利权)人：广东国腾量子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：