[發明專利]一種光量子OFDM通信系統及其量子信息檢測方法

在審

• 申請號: 201711376462.3
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108234028A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 龔穎達;趙曉;魏陳佳
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H04B10/70
• 分類號: H04B10/70;H04B10/075;H04L27/26
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;王潔平

1.一種光量子OFDM通信系統，其特征在于，其包括發送端和接收端；其中：

所述發送端包括光頻梳生成器OCG、馬赫岑德干涉儀MZI和光耦合器；在發送端，由光頻梳生成器OCG產生8個光量子載波，彼此頻率間隔相等，在頻域上正交；然后利用馬赫岑德干涉儀MZI針對8個正交的光量子載波進行量子態的調制；在對子載波調制完成后，通過光耦合器將多路光信號耦合為一路，產生攜帶光量子信息的OFDM符號，并在深空環境中傳輸；

所述接收端包括級聯馬赫岑德去干涉儀MZDI、量子解調器，每個MZDI單元由2個耦合器、1個相移器和1段時延線組成；在接收端，接受到的光量子信息的OFDM符號，通過級聯的MZDI后，采用量子解調器對各路光量子載波解復用；經過3級MZDI延時后，光量子OFDM信號的8路光量子載波被分離出來，得到不同光量子載波上的脈沖r和s，通過檢測門得到相位差同為的位于三個脈沖中間位置的光脈沖，輔以相應的檢測，從而得到量子信號當中的經典信息。

2.一種基于利要求1所述的光量子OFDM通信系統的量子信息檢測方法，其特征在于：

將半正定算符測量法用于光量子信息的測量，并選取最小平方根SRM方法，基于發送的量子態集合|α|是光量子幅度值，求解最優的SRM測量集，從而快速構建正交投影算符Π_i＝|μ_i><μ_i|，將這個半正定算符作為POVM測量的算符，在接收端對接收到的未經解調的光量子信息進行測量；該方法的具體步驟如下：

針對發送的量子態集合其中，首先在維度為n的光量子數態表象下展開，得到集合它處于n維Hilbert空間中，向量是線性獨立的；由所有向量構成矩陣然后對矩陣Φ作奇異值分解SVD，即認為表示為極化的一系列分解，即Φ＝U∑V^*，解出測量矩陣M與矩陣Φ的關系為：

最后取矩陣M的列向量，記為{|μ_i>}，即為最優的測量態集；再構建正交投影算符，即POVM測量的算符，用于光量子信號的檢測和判決：

Π_i＝|μ_i><μ_i|。