一种量子密钥分发中的偏振补偿实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种偏振补偿技术，尤其是涉及一种量子密钥分发中的偏振补偿实现 方法。
【背景技术】
[0002] 量子保密通信是量子力学和密码学相结合的产物，是基于量子力学测不准定理和 单光子不可克隆定理发展起来的一种全新的安全通信技术，而量子密钥分发作为其中最先 获得应用的分支，近年来受到了广泛关注。量子密钥分发一般采用光子作为通信的物理载 体，利用光子的偏振态进行信息编码，具有结构简单的优点，通常利用两组相互正交的偏振 态，即水平偏振态I H>，垂直偏振态IV〉以及45°偏振态I D>，135°偏振态I A>进行编码。米 用普通的单模光纤作为量子态从光源到发射端的量子信道时，由于目前普通的单模光纤不 完美，因此普通的单模光纤在拉制过程中会产生双折射效应，会使光子的偏振态发生改变， 而光子的偏振态的改变会增加量子通信的误码率，这使得基于偏振编码的量子密钥分发变 得困难。因此，量子密钥分发过程中的偏振补偿是一个必须解决的技术问题。
[0003] 为了克服偏振效应对量子保密通信带来的不利影响和制约，需要一种能将光纤中 一个输入偏振态转换为一个需要的偏振态的偏振控制器件，这种器件称为偏振控制器。基 于LiNbO 3材料的偏振控制器，虽然控制速度比较快，但是插入损耗高、偏振相关损耗大，并 且有至少九个参数需要优化，使用复杂且造价高，因此实际中，一般常采用基于多个延迟固 定、方位角可变的波片作为偏振控制器来减少插入损耗和生产成本。
[0004] 对于利用可旋转的波片组合作为偏振控制器的偏振补偿系统，通常采用一次性 直接计算出每个波片需要旋转的角度值的方法，虽然控制过程简单，但是依赖于偏振探测 器的探测效率以及波片自身提供的参数值，这对于复杂的控制环境不具有很好的自适应能 力，一旦偏振探测器的探测效率下降或者波片的参数测量不准确，那么一次性直接计算得 到的角度值结果就可能会有很大的偏差，且直接计算得到的结果只有一种，在校正精度不 高的情况下，无法继续提高偏振补偿系统的偏振性能。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种量子密钥分发中的偏振补偿实现方法，其 在复杂的控制环境下也具有很强的自适应能力，且校正精度高。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：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：
[0007] 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 ;
[0008] 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；
[0009] 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ΔΡ,α)，其中，I < 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；
[0010] 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P1^aKAPk (i)度；然后由光源发射出I H>偏振光， 在I 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I v>光分量的功率值的功率探测器测量并记录I v>光分量的功率 值；再使光源发射出ID>偏振光，在ID>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ID>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 lik，
【主权项】
1. 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APk(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PH(i) +APk⑴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 Cl，k，
其中，l<i<3,当k=l时Ph(i) = 0,当k辛 1 时(i)表示第k-1次校正时第i个波片所转动至的角度值，DHu、DV^、DDu、DA^对应 表示该次三块波片转动后偏振探测器输出的IH>、|V〉、|D>、|A>四种光分量