專利名稱：一種用于提高相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量可信度的方法
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(cè)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(cè)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(xué)一個(gè)重要的研究分支，也是目前量子信息學(xué)中最接近于實(shí)用的一個(gè)新興技術(shù)。由量子力學(xué)的基本原理保證了通信過(guò)程中的絕對(duì)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(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)與前景，特別是在軍事、商業(yè)保密等高機(jī)密行業(yè)有著廣泛的用途。量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)通過(guò)量子信道(如光纖)分發(fā)一組隨機(jī)密鑰，這組隨機(jī)密鑰用來(lái)加解密所需傳送的信息，經(jīng)加密的信息可通過(guò)任何無(wú)保護(hù)的通信信道進(jìn)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(lái)說(shuō)，光子信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)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(shí)現(xiàn)?；谙辔痪幋a的量子密鑰分發(fā)，其密鑰信息的加載及主動(dòng)相位補(bǔ)償都與相位調(diào)制器的半波電壓有關(guān)，半波電壓測(cè)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(dāng)相移為η時(shí)所需調(diào)制的電壓，測(cè)量方法主要有光通信模擬法、極值測(cè)量法、倍頻調(diào)制法，上述方法均采用強(qiáng)光信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，而在量子通信系統(tǒng)中實(shí)際采用單光子水平的光脈沖進(jìn)行通信，由于半波電壓測(cè)量與實(shí)際通信時(shí)的條件不同，導(dǎo)致上述方法測(cè)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(shí)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(cè)量方法有多種被提出并得到實(shí)際應(yīng)用，如基于薩尼亞克光纖干涉儀的測(cè)量方法、基于確定性量子密鑰分發(fā)誤碼判據(jù)的測(cè)定方法等。這些方法有效提高了半波電壓測(cè)量精度，但在測(cè)量過(guò)程中，由于光子計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)起伏，測(cè)量數(shù)據(jù)有所波動(dòng)，其測(cè)量結(jié)果存在置信度的問(wèn)題。在實(shí)際半波電壓測(cè)量中，受探測(cè)器光子探測(cè)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(jìn)行半波電壓相位掃描。2004年，VadimMakarov等人在進(jìn)行基于單光子水平的相位漂移參數(shù)掃描時(shí)，針對(duì)光子計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)起伏對(duì)測(cè)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(cè)量結(jié)果達(dá)到一定可信度，所需探測(cè)的光子數(shù)，但該方法只涉及在同一相位掃描點(diǎn)上光子計(jì)數(shù)起伏對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，未涉及在不同相位掃描點(diǎn)間由于光子計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)起伏，其光子統(tǒng)計(jì)結(jié)果存在重疊區(qū)間對(duì)測(cè)量結(jié)果影響這一問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決光子計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)起伏對(duì)半波電壓測(cè)量可信度的影響，具體為在給定精度要求條件下，光子計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)起伏對(duì)半波電壓測(cè)量過(guò)程中同一相位掃描點(diǎn)光子計(jì)數(shù)分布區(qū)間的影響及不同相位掃描點(diǎn)間光子計(jì)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(cè)量可信度的方法，該方法有效解決光子計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)起伏對(duì)半波電壓測(cè)量可信度的影響，對(duì)半波電壓的精確測(cè)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(cè)量結(jié)果可信度的參考依據(jù)。為了實(shí)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(cè)量可信度的方法，包括以下步驟:S1.設(shè)置單個(gè)相位掃描點(diǎn)所需發(fā)送的光子脈沖數(shù)N ；S2.根據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)置相關(guān)參數(shù)，包含平均每脈沖光子數(shù)U、傳輸衰減率\及探測(cè)器的平均探測(cè)效率n，分析計(jì)算每個(gè)光子從發(fā)送端到達(dá)探測(cè)器的概率X及探測(cè)器探測(cè)到光子的概率P ；S3.設(shè)置不完善干涉引起的誤碼率閾值QBERmt和半波電壓測(cè)量可信度y ；S4.根據(jù)誤碼率閾值QBERtjpt計(jì)算出相位誤差A(yù)p并計(jì)算出起始相位角;S5.根據(jù)下式計(jì)算出達(dá)到半波電壓測(cè)量可信度y，且誤碼率閾值QBER_時(shí)所需探
測(cè)到的光子數(shù)目=;
權(quán)利要求
1.一種用于提高相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量可信度的方法，其特征在于，包括以下步驟: 51.設(shè)置單個(gè)相位掃描點(diǎn)所需發(fā)送的光子脈沖數(shù)N; 52.根據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)置相關(guān)參數(shù)，包含平均每脈沖光子數(shù)U、傳輸衰減率\及探測(cè)器的平均探測(cè)效率n，分析計(jì)算每個(gè)光子從發(fā)送端到達(dá)探測(cè)器的概率X及探測(cè)器探測(cè)到光子的概率P; 53.設(shè)置不完善干涉引起的誤碼率閾值QBERtjpt和半波電壓測(cè)量可信度y； 54.根據(jù)誤碼率閾值QBERtjpt計(jì)算出相位誤差，并計(jì)算出起始相位角a=7t-h(p； 55.根據(jù)下式計(jì)算出達(dá)到半波電壓測(cè)量可信度y，且誤碼率閾值QBER_時(shí)所需探測(cè)到 的光子數(shù)目k，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量可信度的方法，其特征在于，所述步驟SI中光子脈沖數(shù)N大于1X103。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量可信度的方法，其特征在于，所述步驟S2中每個(gè)光子從發(fā)送端到達(dá)探測(cè)器的概率X為n (1-入)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的用于提高相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量可信度的方法，其特征在于，所述y的范圍為0-1, A的范圍為0-1, n的范圍為0-1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量可信度的方法，其特征在于，所述誤碼率閾值QBERtjpt為0-11.5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量可信度的方法，其特征在于，所述步驟S4中誤碼率閾值QBERtjpt與相位誤差A(yù)p的關(guān)系式為
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量可信度的方法，其特征在于，所述探測(cè)器探測(cè)到光子的概率P是不同驅(qū)動(dòng)電壓加載情況下探測(cè)器探測(cè)到光子的概率:
全文摘要
本發(fā)明涉及量子保密通信領(lǐng)域，公開(kāi)了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(cè)量可信度的方法。該方法通過(guò)對(duì)光子計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)起伏對(duì)半波電壓測(cè)量可信度的分析，確定在發(fā)送有限光子脈沖條件下，為使相位調(diào)制器半波電壓的測(cè)量在給定精度下達(dá)到一定可信度，單光子探測(cè)器在半波電壓波峰需探測(cè)的光子數(shù)，從而提高測(cè)量數(shù)據(jù)的可信度。通過(guò)由不完善干涉導(dǎo)致的誤碼率求出允許相位誤差，確定計(jì)數(shù)起始相位角，并通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法獲取光子計(jì)數(shù)與半波電壓測(cè)量可信度的關(guān)系。該方法有效解決了光子計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)起伏對(duì)測(cè)量可信度的影響，適用于常用的相位編碼系統(tǒng)，為量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)提供了一種有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的精確相位測(cè)量方案。
文檔編號(hào)H04L9/08GK103178954SQ20131007841
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者王賡, 魏正軍, 陳文芬, 郭莉, 王金東, 張智明, 郭健平, 劉頌豪 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)