用于量子通信系统的门控信号调谐方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供用于量子通信系统的门控信号调谐方法和装置，所述方法包括：通过相位基光源向光学解码单元输出与量子通信系统的编码时钟周期同步的光脉冲，对用于探测相位基光脉冲的单光子探测器进行延时扫描以获取在一个延时扫描周期内针对单光子探测器而扫描到的单光子计数；如果在一个延时扫描周期内扫描到三个峰值计数并且相邻两个峰值计数之间的间隔为不等臂干涉仪的光程差，则将中间峰值计数的延时位置确定为相位基光脉冲的延时位置；调整门控信号的延时位置，直到门控信号对准相位基光脉冲的延时位置为止。本发明专利技术不仅能够快速地定位和对准单光子探测器所要探测的光脉冲的延时位置，而且还能够显著地提升量子通信系统的成码率。统的成码率。统的成码率。

【技术实现步骤摘要】
用于量子通信系统的门控信号调谐方法和装置


[0001]本专利技术涉及量子通信
，尤其涉及用于量子通信系统的门控信号调谐方法和装置。

技术介绍

[0002]通常，在量子通信系统中，使用不同光源来制备携带不同信息的光脉冲，如图1所示，在基于时间相位编码的量子通信系统中，可使用相位基光源Laser0制备相位基光脉冲X0，可使用相位基光源Laser1制备相位基光脉冲X1，可使用时间基光源Laser2制备时间基光脉冲Z0或Z1，并在向接收端发送这些光脉冲之前对这些光脉冲的延时位置进行对齐，以将这些光脉冲合束成一束光发送至接收端。然而，这些光脉冲在到达接收端之后会经由不同的光路进入到不同的单光子探测器中，光路的长短不一导致这些光脉冲的延时位置无法保持对齐，这使得用于单光子探测器的门控信号（电脉冲）无法对准单光子探测器所接收到光脉冲，即，无法在合适的时机打开单光子探测器的门控以对其所接收到的光脉冲进行探测，导致量子通信系统的成码率降低。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供用于量子通信系统的门控信号调谐方法和装置。
[0004]根据本专利技术的一方面，提供一种用于量子通信系统的门控信号调谐方法，所述方法包括：通过所述量子通信系统的光学编码单元中的相位基光源向所述量子通信系统的光学解码单元输出与所述量子通信系统的编码时钟周期同步的光脉冲，所述光脉冲到达所述光学解码单元中的用于探测相位基光脉冲的单光子探测器的光路上包括所述光学编码单元中的不等臂干涉仪和所述光学解码单元中的不等臂干涉仪，其中，所述光学编码单元中的不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差与所述光学解码单元中的不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差相同；对所述单光子探测器进行延时扫描，以获取在一个延时扫描周期内针对所述单光子探测器而扫描到的单光子计数；如果在获取的单光子计数中扫描到三个峰值计数并且在三个峰值计数中相邻两个峰值计数之间的间隔为所述不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差，则将三个峰值计数中的中间峰值计数的延时位置确定为所述相位基光脉冲的延时位置；调整用于所述单光子探测器的门控信号的延时位置，直到用于所述单光子探测器的门控信号对准所述相位基光脉冲的延时位置为止。
[0005]根据本专利技术的一个实施例，在调整用于所述单光子探测器的门控信号的延时位置之前，所述方法还包括：如果在获取的单光子计数中扫描到两个峰值计数并且两个峰值计数之间的间隔为所述不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差的两倍，则调整设置于所述光学解码单元中的不等臂干涉仪的长臂上的相位移相器的电压，直到在获取的单光子计数中扫描到三个峰值计数并且在三个峰值计数中相邻两个峰值计数之间的间隔为所述不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差为止。
[0006]根据本专利技术的一个实施例，在调整用于所述单光子探测器的门控信号的延时位置
之前，所述方法还包括：如果在获取的单光子计数中扫描到四个峰值计数并且在四个峰值计数中仅前三个峰值计数中的相邻两个峰值计数之间的间隔为所述不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差，则将前三个峰值计数中的中间峰值计数的延时位置确定为所述相位基光脉冲的延时位置；或者如果在获取的单光子计数中扫描到四个峰值计数并且在四个峰值计数中仅后三个峰值计数中的相邻两个峰值计数之间的间隔为所述不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差，则将后三个峰值计数中的中间峰值计数的延时位置确定为所述相位基光脉冲的延时位置。
[0007]根据本专利技术的一个实施例，在调整用于所述单光子探测器的门控信号的延时位置之前，所述方法还包括：如果在获取的单光子计数中扫描到四个峰值计数并且在四个峰值计数中仅前两个峰值计数之间的间隔和后两个峰值计数之间的间隔为所述不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差，则将前两个峰值计数中的前一个峰值计数的延时位置或者后两个峰值计数中的后一个峰值计数的延时位置确定为所述相位基光脉冲的延时位置。
[0008]根据本专利技术的一个实施例，所述延时扫描周期大于所述编码时钟周期。
[0009]根据本专利技术的另一方面，提供一种用于量子通信系统的门控信号调谐方法，所述方法包括：通过所述量子通信系统的光学编码单元中的相位基光源向所述量子通信系统的光学解码单元输出与所述量子通信系统的编码时钟周期同步的光脉冲，所述光脉冲到达所述光学解码单元中的用于探测时间基光脉冲的单光子探测器的光路上包括所述光学编码单元中的不等臂干涉仪但未包括所述光学解码单元中的不等臂干涉仪，其中，所述光学编码单元中的不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差与所述光学解码单元中的不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差相同；对所述单光子探测器进行延时扫描，以获取在一个延时扫描周期内针对所述单光子探测器而扫描到的单光子计数；如果在获取的单光子计数中扫描到两个峰值计数并且两个峰值计数之间的间隔为所述不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差，则根据所述时间基光脉冲相对于另一时间基光脉冲的延时位置将两个峰值计数中的一者的延时位置确定为所述时间基光脉冲的延时位置；调整用于所述单光子探测器的门控信号的延时位置，直到用于所述单光子探测器的门控信号对准所述时间基光脉冲的延时位置为止。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，在调整用于所述单光子探测器的门控信号的延时位置之前，所述方法还包括：如果在获取的单光子计数中扫描到三个峰值计数，则根据所述时间基光脉冲相对于另一时间基光脉冲的延时位置将间隔为所述不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差的相邻两个峰值计数中的一者的延时位置确定为所述时间基光脉冲的延时位置。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，在调整用于所述单光子探测器的门控信号的延时位置之前，所述方法还包括：如果在获取的单光子计数中扫描到四个峰值计数并且四个峰值计数中的第一个峰值计数和第四个峰值计数分别位于所述延时扫描周期的起点和终点，则根据所述时间基光脉冲相对于另一时间基光脉冲的延时位置将四个峰值计数中的第二个峰值计数和第三个峰值计数中的一者的延时位置确定为所述时间基光脉冲的延时位置。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述延时扫描周期大于所述编码时钟周期。
[0013]根据本专利技术的另一方面，提供一种用于量子通信系统的门控信号调谐装置，所述装置包括：光源制备单元，被配置为通过所述量子通信系统的光学编码单元中的相位基光
源向所述量子通信系统的光学解码单元输出与所述量子通信系统的编码时钟周期同步的光脉冲，所述光脉冲到达所述光学解码单元中的用于探测相位基光脉冲的单光子探测器的光路上包括所述光学编码单元中的不等臂干涉仪和所述光学解码单元中的不等臂干涉仪，其中，所述光学编码单元中的不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差与所述光学解码单元中的不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差相同；延时扫描单元，被配置为对所述单光子探测器进行延时扫描，以获取在一个延时扫描周期内针对所述单光子探测器而扫描到的单光子计数；位置确定单元，被配置为如果在获取的单光子计数中扫描到三个峰值计数并且在三个峰值计数中相邻两个峰值计数之间的间隔为所述不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于量子通信系统的门控信号调谐方法，其特征在于，包括：通过所述量子通信系统的光学编码单元中的相位基光源向所述量子通信系统的光学解码单元输出与所述量子通信系统的编码时钟周期同步的光脉冲，所述光脉冲到达所述光学解码单元中的用于探测相位基光脉冲的单光子探测器的光路上包括所述光学编码单元中的不等臂干涉仪和所述光学解码单元中的不等臂干涉仪，其中，所述光学编码单元中的不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差与所述光学解码单元中的不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差相同；对所述单光子探测器进行延时扫描，以获取在一个延时扫描周期内针对所述单光子探测器而扫描到的单光子计数；如果在获取的单光子计数中扫描到三个峰值计数并且在三个峰值计数中相邻两个峰值计数之间的间隔为所述不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差，则将三个峰值计数中的中间峰值计数的延时位置确定为所述相位基光脉冲的延时位置；调整用于所述单光子探测器的门控信号的延时位置，直到用于所述单光子探测器的门控信号对准所述相位基光脉冲的延时位置为止。2.根据权利要求1所述的门控信号调谐方法，其特征在于，在调整用于所述单光子探测器的门控信号的延时位置之前，还包括：如果在获取的单光子计数中扫描到两个峰值计数并且两个峰值计数之间的间隔为所述不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差的两倍，则调整设置于所述光学解码单元中的不等臂干涉仪的长臂上的相位移相器的电压，直到在获取的单光子计数中扫描到三个峰值计数并且在三个峰值计数中相邻两个峰值计数之间的间隔为所述不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差为止。3.根据权利要求1所述的门控信号调谐方法，其特征在于，在调整用于所述单光子探测器的门控信号的延时位置之前，还包括：如果在获取的单光子计数中扫描到四个峰值计数并且在四个峰值计数中仅前三个峰值计数中的相邻两个峰值计数之间的间隔为所述不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差，则将前三个峰值计数中的中间峰值计数的延时位置确定为所述相位基光脉冲的延时位置；或者如果在获取的单光子计数中扫描到四个峰值计数并且在四个峰值计数中仅后三个峰值计数中的相邻两个峰值计数之间的间隔为所述不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差，则将后三个峰值计数中的中间峰值计数的延时位置确定为所述相位基光脉冲的延时位置。4.根据权利要求1所述的门控信号调谐方法，其特征在于，在调整用于所述单光子探测器的门控信号的延时位置之前，还包括：如果在获取的单光子计数中扫描到四个峰值计数并且在四个峰值计数中仅前两个峰值计数之间的间隔和后两个峰值计数之间的间隔为所述不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差，则将前两个峰值计数中的前一个峰值计数的延时位置或者后两个峰值计数中的后一个峰值计数的延时位置确定为所述相位基光脉冲的延时位置。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的门控信号调谐方法，其特征在于，所述延时扫描周期大于所述编码时钟周期。
6.一种用于量子通信系统的门控信号调谐方法，其特征在于，包括：通过所述量子通信系统的光学编码单元中的相位基光源向所述量子通信系统的光学解码单元输出与所述量子通信系统的编码时钟周期同步的光脉冲，所述光脉冲到达所述光学解码单元中的用于探测时间基光脉冲的单光子探测器的光路上包括所述光学编码单元中的不等臂干涉仪但未包括所述光学解码单元中的不等臂干涉仪，其中，所述光学编码单元中的不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差与所述光学解码单元中的不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差相同；对所述单光子探测器进行延时扫描，以获取在一个延时扫描周期内针对所述单光子探测器而扫描到的单光子计数；如果在获取的单光子计数中扫描到两个峰值计数并且两个峰值计数之间的间隔为所述不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差，则根据所述时间基光脉冲相对于另一时间基光脉冲的延时位置将两个峰值计数中的一者的延时位置确定为所述时间基光脉冲的延时位置；调整用于所述单光子探测器的门控信号的延时位置，直到用于所述单光子探测器的门控信号对准所述时间基光脉冲的延时位置为止。7.根据权利要求6所述的门控信号调谐方法，其特征在于，在调整用于所述单光子探测器的门控信号的延时位置之前，还包括：如果在获取的单光子计数中扫描到三个峰值计数，则根据所述时间基光脉冲相对于另一时间基光脉冲的延时位置将间隔为所述不等臂干涉仪的长臂与短臂之间的光程差的相邻两个峰值计数中的一者的延时位置确定为所述时间基光脉冲的延时位置。8.根据权利要求6所述的门控信号调谐方法，其特征在于，在调整用于所述单光子探测器的门控信号的延时位置之前，还包括：如果在获取的单光子计数中扫描到四个峰值计数并且四个峰值计数中的第一个峰值计数和第四个峰值计数分别位于所述延时扫描周期的起点和终点，则根据所述时间基光脉冲相对于另一时间基光脉冲的延时位置将四个峰值计数中的第二个峰值计数和第三个峰值计数中的一者的延时位置确定为所述时间基光脉冲的延时位置。9.根据权利要求6至8中任意一项所述的门控信号调谐方法，其特征在于，所述延时扫描周期大于所述编码时钟周期。10.一种用于量子通信系统的门控信号调谐装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王其兵，王林松，陈柳平，
申请(专利权)人：国开启科量子技术北京有限公司，
类型：发明
国别省市：