【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光通信，特别涉及一种用于光通信和量子密钥分发的不间断偏振补偿方法。
技术介绍
1、量子密钥分发可以为远距离的通信双方提供无条件安全的密钥分发，目前最成熟的是bb84量子密钥分发协议。光纤量子密钥分发系统一般采用单模光纤作为传输信道，但由于光纤信道存在固有双折射效应，使得光子在传输过程中偏振态会发生变化，且会随着外界环境的变化而改变。因此对于偏振编码的量子密钥分发系统，需要在接收端进行偏振补偿，以恢复经过量子信号的偏振态。
2、现有技术中，偏振补偿方案可分为间断式和不间断式两种。前者需要中断量子密钥分发过程，降低安全成码的效率，并且在切换校准模式和工作模式时会引入安全性漏洞。后者一般采用时分复用或波分复用的方式，将强参考光与量子光在同一信道中同传，通过校准参考光来使量子光的偏振态得到补偿。这种方式也存在多种缺陷，如强参考光会对量子光形成串扰，增大量子态的噪声，降低安全成码距离，并且同样会引入安全性漏洞，降低系统的安全性。另外，这两类方案均需要使用额外的硬件，增加了系统的复杂度。
技术实现思路
1、针对现有技术存在以上缺陷，本专利技术提出一种用于光通信和量子密钥分发的不间断偏振补偿方法。
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种用于光通信和量子密钥分发的不间断偏振补偿方法，
4、包括如下步骤：
5、s1：发送端随机制备水平偏振量子态、竖直偏振量子态、+45°偏振量子态、-45°偏振量子态中的一种量子态，并
6、s2：发送端与接收端之间进行对基过程，双方保留基矢匹配的数据作为初始密钥比特；公布基矢不匹配的数据，并统计发送各个量子态时不匹配测量基矢下的两个探测器计数，使用预定方法计算得到两个基矢不匹配测量矩阵；
7、s3：分别计算两个基矢不匹配测量矩阵与目标矩阵的矩阵距离并求和，作为偏振补偿算法的反馈参数；
8、s4：判断反馈参数是否大于预定阈值；
9、s5：若反馈参数大于预定阈值，对电控偏振控制器施加微扰电压，重复步骤s1至s4，根据得到反馈参数变化计算梯度，并根据梯度得到施加在电控偏振控制器的电压；
10、s6：若反馈参数不大于预定阈值，电控偏振控制器电压不变，重复步骤s1至s4。
11、优选地，步骤s2中计算两个基矢不匹配测量矩阵的预定方法包括如下步骤：
12、s21：统计发送端发送水平偏振量子态和竖直偏振量子态，接收端采用对角基矢测量得到探测计数分别为、和、，并统计发送端发送+45°偏振量子态和-45°偏振量子态，接收端采用直角基矢测量得到探测计数分别为、和、，其中，探测计数中i代表发送端发射的量子态，j代表接收端测得的量子态，；
13、s22：对上述探测计数进行归一化，得到相应的探测概率分别为：
14、，，，，，，，，其中，探测概率中i代表发送端发射的量子态，j代表接收端测得的量子态，；
15、s23：得到两个基矢不匹配测量矩阵分别为：
16、。
17、优选地，步骤s3中所述目标矩阵为。
18、优选地，步骤s3中所述矩阵距离为曼哈顿距离，，其中i，j为正整数。
19、优选地，步骤s3中所述矩阵距离为欧氏距离，，其中i，j为正整数。
20、优选地，步骤s5中所述电控偏振控制器包含4个挤压器，对每个挤压器依次执行步骤s5。
21、优选地，步骤s5中计算加在电控偏振控制器的电压为v’=v-v0+k(r’-r)/v0，其中v为前一次施加电压，v0为微扰电压，k为预定系数，r’和r分别为本次和前一次的反馈参数值。
22、与现有技术相比，本专利技术有以下有益效果：
23、本专利技术提出一种用于光通信和量子密钥分发的不间断偏振补偿方法，通过利用量子密钥分发过程本来需要舍弃的基矢不匹配数据得到反馈参数进行偏振补偿，无需中断量子密钥分发执行过程，且无需增加额外的器件，消除了强参考光引入的噪声以及安全性漏洞，降低了系统的复杂度，提升了系统的安全性和稳定性。
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1.一种用于光通信和量子密钥分发的不间断偏振补偿方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的用于光通信和量子密钥分发的不间断偏振补偿方法，其特征在于，步骤S2中计算两个基矢不匹配测量矩阵的预定方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的用于光通信和量子密钥分发的不间断偏振补偿方法，其特征在于，步骤S3中所述目标矩阵为。
4.根据权利要求3所述的用于光通信和量子密钥分发的不间断偏振补偿方法，其特征在于，步骤S3中所述矩阵距离为曼哈顿距离，，其中i，j为正整数。
5.根据权利要求3所述的用于光通信和量子密钥分发的不间断偏振补偿方法，其特征在于，步骤S3中所述矩阵距离为欧氏距离，，其中i，j为正整数。
6.根据权利要求1所述的用于光通信和量子密钥分发的不间断偏振补偿方法，其特征在于，步骤S5中所述电控偏振控制器包含4个挤压器，对每个挤压器依次执行步骤S5。
7.根据权利要求1所述的用于光通信和量子密钥分发的不间断偏振补偿方法，其特征在于，步骤S5中计算加在电控偏振控制器的电压为V’=V-V0+k(R’-R)/V0，
...【技术特征摘要】
1.一种用于光通信和量子密钥分发的不间断偏振补偿方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的用于光通信和量子密钥分发的不间断偏振补偿方法，其特征在于，步骤s2中计算两个基矢不匹配测量矩阵的预定方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的用于光通信和量子密钥分发的不间断偏振补偿方法，其特征在于，步骤s3中所述目标矩阵为。
4.根据权利要求3所述的用于光通信和量子密钥分发的不间断偏振补偿方法，其特征在于，步骤s3中所述矩阵距离为曼哈顿距离，，其中i，j为正整数。
5.根据权利要求3所述的用于光通...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵义博，丁瑶，陈东升，
申请(专利权)人：北京中科国光量子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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