[發明專利]一種適用于雙場量子密鑰分發系統的全局相位跟蹤預測方法

有效

• 申請號: 202210526818.1
• 申請日: 2022-05-16
• 公開（公告）號: CN114912608B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 劉靖陽;蔣慶慶;王琴;周星宇
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06N3/082
• 分類號: G06N3/082;G06N3/0442;G06N3/045;G06N3/047;G06N3/048;G06N3/065;G06F9/30;G06F9/302;H04L9/08;H04B10/70
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 任志艷

1.一種適用于雙場量子密鑰分發系統的全局相位跟蹤預測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，構建濾波矩陣Filter?matrix對探測器的計數進行濾波，得到純凈的計數；

步驟2，構建T-LSTM網絡的輸入向量x_t，輸入向量x_t包括通過濾波矩陣獲得的純凈計數S_t、t時刻的溫度T_t和濕度H_t；不同時刻的輸入向量組成輸入時間序列，通過注意力層Attention?layer計算時間序列中各輸入向量的權重；

步驟3，將帶有權重的時間序列輸入到T-LSTM網絡，具體包括如下步驟：

步驟3.1對權值矩陣與偏置向量進行量化，將32位浮點數D_float32量化為具有1比特符號位、N_int比特整數位和N_dec比特小數位的定點數D_fix，過程表示為：

其中N＝1+N_int+N_dec表示量化后的數字比特數，round(x)表示四舍五入取整運算；

步驟3.2，對量化后的權值矩陣進行剪枝處理，具體如下；

權值矩陣的每一行都被分為多個大小相等的塊，權值矩陣的每個塊中只保留絕對值最大的數，塊中其它數均替換為零；

步驟3.3，對剪枝后的權值矩陣進行存儲

存儲權值矩陣中非零元素Values以及它們在所在塊內的索引Indices；對于每行被分為N_bank塊的稀疏矩陣索引長度L_index為

其中ceil(x)表示向上取整操作；

步驟4，將濾波矩陣Filter?matrix、注意力層Attention?layer、T-LSTM網絡部署到FPGA，計算并預測全局相位；

FPGA包括ADC驅動器ADC?Driver、脈沖計數器Pulse?Counter、控制器Controller、信號產生器SigGen、濾波矩陣Filter?matrix、注意力層Attention?layer、復用器MUX、T-LSTM運算模塊、DAC?Driver、跨時鐘域CDC模塊；

控制器Controller控制信號產生器SigGen依次產生V_i和V_i+V_half/2對應的信號，分別持續時長T，控制復用器MUX使信號產生器SigGen的信號通過；信號產生器SigGen的信號經過跨時鐘域CDC，被送入DAC?Driver，用于驅動相位調制器PM；同時，在經過短暫延遲后，控制器Controller經過跨時鐘域CDC控制Pulse?Counter開始計數；計數完成后，計數值通過跨時鐘域CDC傳遞到濾波矩陣Filter?matrix，并經過注意力層Attention?layer和T-LSTM運算到達復用器MUX；在控制器Controller的控制下，T-LSTM的信號通過復用器MUX，并經過跨時鐘域CDC被送入DAC?Driver，用于獲取全局相位。

2.根據權利要求1所述一種適用于雙場量子密鑰分發系統的全局相位跟蹤預測方法，其特征在于，步驟1中構建濾波矩陣Filter?matrix對探測器的計數進行濾波，得到純凈的計數，具體為：

對相位調制器PM施加任意的初始電壓V_i，持續時長T，并記錄在此期間探測器兩個通道的計數然后將電壓提高半個PM的半波電壓V_half，即施加電壓V_i+V_half/2，再持續T，記錄在此期間探測器兩個通道的計數濾波矩陣的噪聲抑制過程表示為

其中表示神經網絡。