一种基于扩展卡尔曼滤波降低QKD系统误码率的系统及方法

摘要

本发明提供一种基于扩展卡尔曼滤波降低QKD系统误码率的系统及方法，采用扩展卡尔曼滤波算法来实时获取相位漂移参数值，利用相位与电压的关系，将最终的电压差通过反馈链路送达接收端的相位调制器，从而控制相位调制器相位的变化，达到实时的主动相位补偿。本发明的基于扩展卡尔曼滤波降低QKD系统误码率的系统及方法减少了获取相位漂移参数的运算量和运行时间，加快了相位漂移参数曲线的收敛速度，实现了实时获取相位漂移参数，收敛速度快，效率高；提高了QKD系统的稳定性，降低了误码率；只采用数学方法就可求得相位漂移参数，不需要增加硬件和软件设置，且计算量小；实现了QKD系统的长距离传输。

主权项

一种基于扩展卡尔曼滤波降低QKD系统误码率的系统，其特征在于：包括发送端和接收端；所述发送端包括准单光子源生成器、第一相位调制器、第一偏振分束器和第二偏振分束器；所述准单光子源生成器用于生成准单光子源，所述第一偏振分束器用于将单光子脉冲序列分解为正交的第一光量子态和第二光量子态，并分别传送至第一光子支路和第二光子支路；所述第一相位调制器用于对第一光子支路的第一光量子态进行相位编码调制；所述第二偏振分束器用于将第一光子支路的调制后的第一光量子态和第二光子支路的第二光量子态相干合成为脉冲序列，并传送至光纤传输；所述接收端包括第二相位调制器、第三偏振分束器、第四偏振分束器、第一单光子探测器、第二单光子探测器和扩展卡尔曼滤波模块；所述第三偏振分束器用于将从光纤接收的脉冲序列分解为正交的第一光量子态和第二光量子态，并分别传送至第一光子支路和第二光子支路；所述第二相位调制器用于对第二光子支路的第二光量子态进行相位编码调制；所述第四偏振分束器用于将第一光子支路的第一光量子态和第二光子支路的调制后的第二光量子态进行相干合成，并将输出的光子送入所述第一单光子探测器或所述第二单光子探测器；所述第一单光子探测器和所述第二单光子探测器用于探测输出的单光子数，从而得到QKD系统的测量值；所述扩展卡尔曼滤波模块用于根据对所述第一单光子探测器和所述第二单光子探测器输出的单光子数和所述第二相位调制器的调制电压进行实时采样，实时获取相位漂移参数，并反馈至所述第二相位调制器。