一种量子密钥分发中的偏振补偿实现方法

摘要

本发明公开了一种量子密钥分发中的偏振补偿实现方法，其通过实时侦测偏振探测器探测到的偏振光的功率值，并将其反馈给控制单元，控制单元通过计算波片应转动至的角度值，控制电机驱动波片转动，实现自动控制，操作简单，效率高，且能够实时进行偏振补偿；且波片应转动至的角度值的计算不依赖于偏振探测器的探测效率以及波片自身提供的参数值，使得本发明方法在复杂的控制环境下也具有很强的自适应能力；其通过计算每次校正后的偏振补偿性能指标，确定是否进行下一次校正，通过多次校正后能够使偏振补偿性能指标达到理想值，校正精度高。

主权项

一种量子密钥分发中的偏振补偿实现方法，其特征在于包括以下步骤：①在控制单元中，设定三个波片的初始角度值均为0度，设定三个波片可转动到的角度值的范围为‑180度～+180度，并令k表示校正次数，k的初始值为1；②控制单元控制三个电机驱动各自对应的波片转动至初始角度值；③控制单元随机生成第k次校正时每个波片转动的角度偏移量，将第k次校正时第i个波片转动的角度偏移量记为ΔP_k(i)，其中，1≤i≤3，三个波片各自转动的角度偏移量的幅值相同，而方向存在区别；④控制单元控制三个电机驱动各自对应的波片转动，对于第i个波片，控制单元控制第i个电机驱动第i个波片转动至P_k‑1(i)+ΔP_k(i)度；然后由光源发射出|H>偏振光，在|H>偏振光经过单模光纤依次通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|H>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|H>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|V>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|V>光分量的功率值；再使光源发射出|D>偏振光，在|D>偏振光依次经过单模光纤通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|D>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|D>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|A>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|A>光分量的功率值；接着偏振探测器输出|H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值给控制单元；最后控制单元计算三个波片转动后的偏振补偿性能指标，记为C_1,k，其中，1≤i≤3，当k＝1时P_k‑1(i)＝0，当k≠1时P_k‑1(i)表示第k‑1次校正时第i个波片所转动至的角度值，DH_1,k、DV_1,k、DD_1,k、DA_1,k对应表示该次三块波片转动后偏振探测器输出的|H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值；⑤控制单元再次控制三个电机驱动各自对应的波片转动，对于第i个波片，控制单元控制第i个电机驱动第i个波片转动至P_k‑1(i)‑ΔP_k(i)度；然后由光源发射出|H>偏振光，在|H>偏振光经过单模光纤依次通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|H>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|H>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|V>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|V>光分量的功率值；再使光源发射出|D>偏振光，在|D>偏振光经过单模光纤依次通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|D>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|D>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|A>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|A>光分量的功率值；接着偏振探测器输出|H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值给控制单元；最后控制单元计算三个波片转动后的偏振补偿性能指标，记为C_2,k，其中，1≤i≤3，当k＝1时P_k‑1(i)＝0，当k≠1时P_k‑1(i)表示第k‑1次校正时第i个波片所转动至的角度值，DH_2,k、DV_2,k、DD_2,k、DA_2,k对应表示该次三块波片转动后偏振探测器输出的|H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值；⑥控制单元计算第k次校正时每个波片应转动至的角度值，将第k次校正时第i个波片应转动至的角度值记为P_k(i)，P_k(i)＝P_k‑1(i)+γ×ΔP_k(i)×(C_1,k‑C_2,k)，其中，γ表示增益系数；⑦控制单元控制三个电机驱动各自对应的波片转动，对于第i个波片，控制单元控制第i个电机驱动第i个波片转动至P_k(i)度；然后由光源发射出|H>偏振光，在|H>偏振光经过单模光纤依次通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|H>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|H>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|V>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|V>光分量的功率值；再使光源发射出|D>偏振光，在|D>偏振光经过单模光纤依次通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|D>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|D>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|A>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|A>光分量的功率值；接着偏振探测器输出|H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值给控制单元；最后控制单元计算第k次校正后的偏振补偿性能指标，记为C_k，其中，1≤i≤3，DH_k、DV_k、DD_k、DA_k对应表示该次三块波片转动后偏振探测器输出的|H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值；⑧控制单元判断C_k的值是否已达到偏振补偿性能指标的理想值，如果已达到，则结束校正过程，确定已完成偏振补偿；如果未达到，则令k＝k+1，然后返回步骤③继续执行，其中，k＝k+1中的“＝”为赋值符号。