[發(fā)明專利]一種用于提高相位調(diào)制器半波電壓測量可信度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310078412.2
• 申請日: 2013-03-12
• 公開（公告）號: CN103178954A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設計）人: 王賡;魏正軍;陳文芬;郭莉;王金東;張智明;郭健平;劉頌豪
• 申請（專利權(quán)）人: 華南師范大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及量子保密通信密鑰分發(fā)領(lǐng)域相位調(diào)制器半波電壓的測量，更具體地，涉及到一種基于單光子水平掃描的發(fā)送有限光子脈沖條件下提高相位調(diào)制器半波電壓測量可信度的方法。

背景技術(shù)

量子保密通信即量子密碼術(shù)，是量子信息學一個重要的研究分支，也是目前量子信息學中最接近于實用的一個新興技術(shù)。由量子力學的基本原理保證了通信過程中的絕對安全，使量子通信技術(shù)在信息安全方面擁有了經(jīng)典通信技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢與前景，特別是在軍事、商業(yè)保密等高機密行業(yè)有著廣泛的用途。量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)通過量子信道（如光纖）分發(fā)一組隨機密鑰，這組隨機密鑰用來加解密所需傳送的信息，經(jīng)加密的信息可通過任何無保護的通信信道進行傳輸。在編碼方案方面，根據(jù)攜帶量子信息物理量的不同，主要有偏振編碼、相位編碼、連續(xù)變量編碼等方案，相比偏振編碼來說，光子信號在光纖中傳輸時其相位信息更易保持，因此絕大多數(shù)現(xiàn)有的光纖量子密碼系統(tǒng)都采用相位編碼方案實現(xiàn)。

基于相位編碼的量子密鑰分發(fā)，其密鑰信息的加載及主動相位補償都與相位調(diào)制器的半波電壓有關(guān)，半波電壓測量的可信度直接影響量子密鑰分發(fā)的誤碼率。相位調(diào)制器半波電壓是指當相移為π時所需調(diào)制的電壓，測量方法主要有光通信模擬法、極值測量法、倍頻調(diào)制法，上述方法均采用強光信號進行測量，而在量子通信系統(tǒng)中實際采用單光子水平的光脈沖進行通信，由于半波電壓測量與實際通信時的條件不同，導致上述方法測得的半波電壓在量子通信中精度不高，用于量子密鑰分發(fā)時具有較高的誤碼率。目前用于量子保密通信基于單光子水平的半波電壓精確測量方法有多種被提出并得到實際應用，如基于薩尼亞克光纖干涉儀的測量方法、基于確定性量子密鑰分發(fā)誤碼判據(jù)的測定方法等。這些方法有效提高了半波電壓測量精度，但在測量過程中，由于光子計數(shù)的統(tǒng)計起伏，測量數(shù)據(jù)有所波動，其測量結(jié)果存在置信度的問題。在實際半波電壓測量中，受探測器光子探測效率及相位漂移的影響，常采用發(fā)送有限光子脈沖數(shù)進行半波電壓相位掃描。2004年，Vadim?Makarov等人在進行基于單光子水平的相位漂移參數(shù)掃描時，針對光子計數(shù)統(tǒng)計起伏對測量結(jié)果可信度的影響，分析了在給定相位精度條件下，為使測量結(jié)果達到一定可信度，所需探測的光子數(shù)，但該方法只涉及在同一相位掃描點上光子計數(shù)起伏對測量結(jié)果的影響，未涉及在不同相位掃描點間由于光子計數(shù)統(tǒng)計起伏，其光子統(tǒng)計結(jié)果存在重疊區(qū)間對測量結(jié)果影響這一問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決光子計數(shù)統(tǒng)計起伏對半波電壓測量可信度的影響，具體為在給定精度要求條件下，光子計數(shù)統(tǒng)計起伏對半波電壓測量過程中同一相位掃描點光子計數(shù)分布區(qū)間的影響及不同相位掃描點間光子計數(shù)分布區(qū)間重疊的現(xiàn)象；提供了一種在發(fā)送有限光子脈沖條件下提高相位調(diào)制器半波電壓測量可信度的方法，該方法有效解決光子計數(shù)統(tǒng)計起伏對半波電壓測量可信度的影響，對半波電壓的精確測量具有重要意義，能夠作為基于單光子水平掃描半波電壓測量結(jié)果可信度的參考依據(jù)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種用于提高相位調(diào)制器半波電壓測量可信度的方法，包括以下步驟：

S1.設置單個相位掃描點所需發(fā)送的光子脈沖數(shù)N；

S2.根據(jù)通信系統(tǒng)設置相關(guān)參數(shù)，包含平均每脈沖光子數(shù)μ、傳輸衰減率λ及探測器的平均探測效率η，分析計算每個光子從發(fā)送端到達探測器的概率x及探測器探測到光子的概率p；

S3.設置不完善干涉引起的誤碼率閾值QBER_opt和半波電壓測量可信度y；

S4.根據(jù)誤碼率閾值QBER_opt計算出相位誤差并計算出起始相位角