基于量子比特误码率进行寻优的方法技术

本发明专利技术提供基于量子比特误码率进行寻优的方法

【技术实现步骤摘要】
基于量子比特误码率进行寻优的方法、装置、介质和设备


[0001]本专利技术涉及量子通信
，尤其涉及基于量子比特误码率进行寻优的方法
、
装置
、
介质和设备
。

技术介绍

[0002]通常，在量子通信系统（特别是，量子密钥分发系统）中，使用量子比特误码率（
Quantum Bit Error Rate
，
QBER
）来衡量量子比特在传输或测量过程中的错误率，并且量子比特误码率越低，量子通信系统传输的量子比特或测量结果越准确，这意味着量子通信系统具备高的安全密钥生成率
。
因此，量子比特误码率是量子通信系统的关键性能指标之一，其可用于评估量子通信系统的质量和安全性
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供基于量子比特误码率进行寻优的方法
、
装置
、
介质和设备
。
[0004]根据本专利技术的一方面，提供了一种基于量子比特误码率进行寻优的方法，所述方法包括：使用光学编码模块将量子比特信息制备到光源输出的光脉冲中，其中，所述光学编码模块包括强度调制器，所述强度调制器通过施加至所述强度调制器的强度调制电压衰减光脉冲的强度；经由光纤或自由空间向接收端发射制备的光脉冲；经由光纤或自由空间从发射端接收制备的光脉冲；使用光学解码模块解码接收到的光脉冲中所携带的量子比特信息，其中，所述光学解码模块包括单光子探测器，所述单光子探测器通过施加至所述单光子探测器的门控信号探测接收到的光脉冲；按照第一预定步长改变施加至所述强度调制器的偏置电压，以获取在各个偏置电压下通过所述解码得到的量子比特信息；将在各个偏置电压下通过所述解码得到的量子比特信息与用于所述制备的量子比特信息进行比较，以统计在各个偏置电压下通过所述解码得到的与用于所述制备的量子比特信息不一致的量子比特信息的数量；基于在各个偏置电压下通过所述解码得到的与用于所述制备的量子比特信息不一致的量子比特信息的数量和用于所述制备的量子比特信息的数量之间的比值，确定在各个偏置电压下的量子比特误码率；将施加至所述强度调制器的偏置电压锁定至在各个偏置电压下的量子比特误码率中的最小值对应的偏置电压；按照第二预定步长改变施加至所述单光子探测器的门控信号的延时位置，以获取在所述门控信号的各个延时位置下通过所述解码得到的量子比特信息；将在所述门控信号的各个延时位置下通过所述解码得到的量子比特信息与用于所述制备的量子比特信息进行比较，以统计在所述门控信号的各个延时位置下通过所述解码得到的与用于所述制备的量子比特信息不一致的量子比特信息的数量；基于在所述门控信号的各个延时位置下通过所述解码得到的与用于所述制备的量子比特信息不一致的量子比特信息的数量和用于所述制备的量子比特信息的数量之间的比值，确定在所述门控信号的各个延时位置下的量子比特误码率；将施加至所述单光子探测器的门控信号的延时位置锁定至在所述门控信号的各个延时位置下的量子比特误码率中的最小值对应的门控信号的延时位置
。
[0005]根据本专利技术的一个实施例，所述偏置电压为所述强度调制器在未施加所述强度调制电压时的工作电压
。
[0006]根据本专利技术的一个实施例，所述门控信号使得所述单光子探测器在与所述门控信号的高电平对应的时间窗口内处于开启状态，并且使得所述单光子探测器在与所述门控信号的低电平对应的时间窗口内处于关闭状态
。
[0007]根据本专利技术的一个实施例，所述光学编码模块包括在所述发射端中，所述光学解码模块包括在所述接收端中
。
[0008]根据本专利技术的一个实施例，所述量子比特信息以光脉冲的偏振态
、
相位态和时间态中的至少一者制备到光脉冲中
。
[0009]根据本专利技术的一个实施例，包括所述发射端和所述接收端的量子通信系统为基于
COW
量子密钥分发协议的量子密钥分发系统
。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，所述单光子探测器包括用于探测光脉冲的数据探测器以及用于监测光脉冲之间的相干性的监测探测器
。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，所述光学解码模块通过所述数据探测器探测接收到的光脉冲
。
[0012]根据本专利技术的另一方面，还提供了一种基于量子比特误码率进行寻优的装置，所述置包括：光制备单元，被配置为使用光学编码模块将量子比特信息制备到光源输出的光脉冲中，其中，所述光学编码模块包括强度调制器，所述强度调制器通过施加至所述强度调制器的强度调制电压衰减光脉冲的强度；光发送单元，被配置为经由光纤或自由空间向接收端发射制备的光脉冲；光接收单元，被配置为经由光纤或自由空间从发射端接收制备的光脉冲；光探测单元，被配置为使用光学解码模块解码接收到的光脉冲中所携带的量子比特信息，其中，所述光学解码模块包括单光子探测器，所述单光子探测器通过施加至所述单光子探测器的门控信号探测接收到的光脉冲；偏置电压步进单元，被配置为按照第一预定步长改变施加至所述强度调制器的偏置电压，以获取在各个偏置电压下通过所述解码得到的量子比特信息；量子比特比对单元，被配置为将在各个偏置电压下通过所述解码得到的量子比特信息与用于所述制备的量子比特信息进行比较，以统计在各个偏置电压下通过所述解码得到的与用于所述制备的量子比特信息不一致的量子比特信息的数量；误码率计算单元，被配置为基于在各个偏置电压下通过所述解码得到的与用于所述制备的量子比特信息不一致的量子比特信息的数量和用于所述制备的量子比特信息的数量之间的比值，确定在各个偏置电压下的量子比特误码率；偏置电压锁定单元，被配置为将施加至所述强度调制器的偏置电压锁定至在各个偏置电压下的量子比特误码率中的最小值对应的偏置电压；门控信号步进单元，被配置为按照第二预定步长改变施加至所述单光子探测器的门控信号的延时位置，以获取在所述门控信号的各个延时位置下通过所述解码得到的量子比特信息；量子比特比对单元，还被配置为将在所述门控信号的各个延时位置下通过所述解码得到的量子比特信息与用于所述制备的量子比特信息进行比较，以统计在所述门控信号的各个延时位置下通过所述解码得到的与用于所述制备的量子比特信息不一致的量子比特信息的数量；误码率计算单元，还被配置为基于在所述门控信号的各个延时位置下通过所述解码得到的与用于所述制备的量子比特信息不一致的量子比特信息的数量和用于所述制备的量子比特信息的数量之间的比值，确定在所述门控信号的各个延时位置下的量子比特
误码率；门控信号锁定单元，被配置为将施加至所述单光子探测器的门控信号的延时位置锁定至在所述门控信号的各个延时位置下的量子比特误码率中的最小值对应的门控信号的延时位置
。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述偏置电压为所述强度调制器在未施加所述强度调制电压时的工作电压
。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，所述门控信号使得所述单光子探测器在与所述门控信号的高电平对应的时间窗口内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于量子比特误码率进行寻优的方法，其特征在于，包括：使用光学编码模块将量子比特信息制备到光源输出的光脉冲中，其中，所述光学编码模块包括强度调制器，所述强度调制器通过施加至所述强度调制器的强度调制电压衰减光脉冲的强度；经由光纤或自由空间向接收端发射制备的光脉冲；经由光纤或自由空间从发射端接收制备的光脉冲；使用光学解码模块解码接收到的光脉冲中所携带的量子比特信息，其中，所述光学解码模块包括单光子探测器，所述单光子探测器通过施加至所述单光子探测器的门控信号探测接收到的光脉冲；按照第一预定步长改变施加至所述强度调制器的偏置电压，以获取在各个偏置电压下通过所述解码得到的量子比特信息；将在各个偏置电压下通过所述解码得到的量子比特信息与用于所述制备的量子比特信息进行比较，以统计在各个偏置电压下通过所述解码得到的与用于所述制备的量子比特信息不一致的量子比特信息的数量；基于在各个偏置电压下通过所述解码得到的与用于所述制备的量子比特信息不一致的量子比特信息的数量和用于所述制备的量子比特信息的数量之间的比值，确定在各个偏置电压下的量子比特误码率；将施加至所述强度调制器的偏置电压锁定至在各个偏置电压下的量子比特误码率中的最小值对应的偏置电压；按照第二预定步长改变施加至所述单光子探测器的门控信号的延时位置，以获取在所述门控信号的各个延时位置下通过所述解码得到的量子比特信息；将在所述门控信号的各个延时位置下通过所述解码得到的量子比特信息与用于所述制备的量子比特信息进行比较，以统计在所述门控信号的各个延时位置下通过所述解码得到的与用于所述制备的量子比特信息不一致的量子比特信息的数量；基于在所述门控信号的各个延时位置下通过所述解码得到的与用于所述制备的量子比特信息不一致的量子比特信息的数量和用于所述制备的量子比特信息的数量之间的比值，确定在所述门控信号的各个延时位置下的量子比特误码率；将施加至所述单光子探测器的门控信号的延时位置锁定至在所述门控信号的各个延时位置下的量子比特误码率中的最小值对应的门控信号的延时位置
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏置电压为所述强度调制器在未施加所述强度调制电压时的工作电压
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述门控信号使得所述单光子探测器在与所述门控信号的高电平对应的时间窗口内处于开启状态，并且使得所述单光子探测器在与所述门控信号的低电平对应的时间窗口内处于关闭状态
。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光学编码模块包括在所述发射端中，所述光学解码模块包括在所述接收端中
。5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述量子比特信息以光脉冲的偏振态
、
相位态和时间态中的至少一者制备到光脉冲中
。6.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，包括所述发射端和所述接收端的量子通信
系统为基于
COW
量子密钥分发协议的量子密钥分发系统
。7.
根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述单光子探测器包括用于探测光脉冲的数据探测器以及用于监测光脉冲之间的相干性的监测探测器
。8.
根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光学解码模块通过所述数据探测器探测接收到的光脉冲
。9.
一种基于量子比特误码率进行寻优的装置，其特征在于，包括：光制备单元，被配置为使用光学编码模块将量子比特信息制备到光源输出的光脉冲中，其中，所述光学编码模块包括强度调制器，所述强度调制器通过施加至所述强度调制器的强度调制电压衰减光脉冲的强度；光发送单元，被配置为经由光纤或自由空间向接收端发射制备的光脉冲；光接收单元，被配置为经由光纤或自由空间从发射端接收制备的光脉冲；光探测单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘祥胜，王其兵，王林松，陈柳平，李杨，
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：