一种偏振量子比特的误差补偿测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及量子信息技术领域，尤其涉及一种偏振量子比特的误差补偿测量方 法。
【背景技术】
[0002] 在经典光通信以及蓬勃发展的量子通信，量子密码，量子计算，量子度量等量子信 息技术中，光偏振被广泛作为信息的载体。在提取光偏振信息的过程中，需要用到偏振测量 技术。由于一个半波片和一个四分之一波片可以实现线性偏振态到其他任意偏振态之间的 变换（见参考文献I[DamaskJN2005Polarizationopticsintelecommunications(New York=Springer)])。如图I所示，当前偏振测量广泛采用四分之一波片I和半波片2构成 的波片组合与偏振片3的实验装置。通过转动四分之一波片1和半波片2的光轴角度，可 以实现任意的偏振测量基。
[0003] 实验仪器总是存在实验误差，例如装置1中四分之一波片快慢轴之间相位差不是 理想的90°，半波片的快慢轴相位差不是理想的180°，以及四分之一波片和半波片的光 轴零度角不能理想的校准到偏振片的起偏方向。因此，使用装置1实现的偏振测量基存在 系统误差。这个由于实验仪器误差引入的系统误差会对实验结果造成影响，尤其是对于实 验精度要求很高的实验，甚至可能会出现实验信号被淹没在实验仪器引入的系统误差之 中。由于波片固定后，相位误差确定，不能通过校准减小误差。另外校准本身要求校准仪器 精度很高，通常很难实现。
[0004] 当前光学系统中有通过模仿核磁共振技术中复合脉冲的方法来减小波片相位对 色散的依赖关系（见参考文献2 [A.Ardavan，NewJ.Phys. 9, 24 (2007)])，但是此种方法只 能针对所有波片相位误差相同的色散这种情形，而且不能解决角度误差问题。本发明采用 误差补偿的测量方式，在不增加实验装置（仍然采用装置1)复杂性的情况下，将偏振测量 基的系统误差对波片的相位误差（包括色散引入以及出厂时自带）以及角度误差的依赖 减小，从而在仪器误差不变的情况下提高了偏振测量基的实现精度。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是通过采用误差补偿测量的方式减小偏振量子比特测量的系统误 差，以提1?偏振测量的精度。
[0006] 本发明公开了一种偏振量子比特的误差补偿测量方法，其包括：
[0007] 步骤1、将所述四分之一波片和半波片的测量角度调整到第一预定角度的组合； 根据当前误差补偿方式的不同，输入第一预定数量的待测光子；其中，所述误差补偿方式包 括半波片角度误差补偿、四分之一波片相位误差补偿、半波片相位误差补偿、或同时进行半 波片角度误差补偿、四分之一波片相位误差和半波片相位误差补偿方式；
[0008] 步骤2、所输入的待测光子经过所述四分之一波片、半波片以及偏振片之后，得到 第一次测量结果；
[0009] 步骤3、将所述四分之一波片和半波片的测量角度调整到第二预定角度的组合； 所述第二预定角度的组合根据当前误差补偿方式的不同而不同；
[0010] 步骤4、根据当前误差补偿方式的不同，输入第二预定数量的待测光子；其中，当 前误差补偿方式为半波片角度误差补偿、四分之一波片相位误差补偿或半波片相位误差补 偿时，第一预定数量和第二预定数量的待测光子数之和为待测总光子数；
[0011] 步骤5、所输入的待测光子经过所述四分之一波片、半波片以及偏振片之后，得到 第二次测量结果；如果当前误差补偿方式为半波片角度误差补偿、四分之一波片相位误差 补偿或半波片相位误差补偿，则输出误差补偿后的测量结果为第一测量结果和第二次测量 结果之和，并结束误差补偿测量过程；如果当前误差补偿方式为同时进行半波片角度误差 补偿、四分之一波片相位误差和半波片相位误差补偿，则继续执行下一步；
[0012] 步骤6、将所述四分之一波片和半波片的测量角度调整到第三预定角度的组合；
[0013] 步骤7、输入第三预定数量的待测光子，所输入的待测光子经过所述四分之一波 片、半波片以及偏振片之后，得到第三次测量结果；
[0014] 步骤8、将所述四分之一波片和半波片的测量角度调整到第四预定角度的组合；
[0015] 步骤9、输入第四预定数量的待测光子，所输入的待测光子经过所述四分之一波 片、半波片以及偏振片之后，得到第四次测量结果；其中，当前误差补偿方式为同时进行半 波片角度误差补偿、四分之一波片相位误差和半波片相位误差补偿时，第一预定数量、第二 预定数量、第三预定数量和第四预定数量的待测光子数之和为待测总光子数；
[0016] 步骤10、输出当前误差补偿方式为同时进行半波片角度误差补偿、四分之一波片 相位误差和半波片相位误差补偿时的误差补偿测量结果，其为第一次测量结果、第二次测 量结果、第三次测量结果和第四次测量结果之和。
[0017] 本发明提出的误差补偿测量方法减小了四分之一波片和半波片相位误差以及角 度误差对偏振测量的系统误差的影响，提高了实验精度。
[0018] 误差补偿测量技术没有增加其他实验仪器，而且处理的相位误差不仅仅是色散引 入的相位误差还包括仪器制造的相位误差。
【附图说明】
[0019] 图1是现有技术中偏振测量装置结构示意图；
[0020] 图2为本发明中偏振量子比特的误差补偿测量方法流程图；
[0021] 图3是本发明中偏振测量基系统误差与仪器误差的依赖关系示意图。
【具体实施方式】
[0022] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明作进一步的详细说明。
[0023] 本发明提出了一种偏振量子比特的误差补偿测量方法。该方法依然采用 现有技术中的