[发明专利]一种连续变量量子密钥分发后处理外差探测相位补偿方法

说明书

本发明公开一种连续变量量子密钥分发后处理外差探测相位补偿方法。本方法为：1)接收端Bob接收发送方Alice制备的量子态，并对通过外差探测所得到的数据按照设定比例进行分块；2)Bob将相位补偿数据发送给Alice；3)Alice根据相邻两相位补偿数据与Alice在进行量子态制备时记录下来的对应发送数据，计算相邻两相位补偿数据的X分量的相位漂移、P分量的相位漂移；4)Alice根据相邻两相位补偿数据的相位漂移计算量子态制备时记录下来的对应发送数据之间的待补偿数据X分量的相位漂移P分量的相位漂移θ；5)Alice根据θ对待补偿数据的X、P分量进行相位旋转，得到相位补偿后的数据。

技术领域

本发明涉及量子信息技术领域，尤其涉及连续变量量子密钥分发系统中一种利用后处理进行外差探测相位补偿的数据结构方法。

背景技术

通常信号经过长距离的传输之后，尤其在大气信道中传播时，信号光的相位会受到信道的影响发生一定的漂移。对于信号接收方来说，要想得到准确的信息，就需要对信号进行相位补偿。在基于光纤的连续变量量子密钥分发协议中，一般会在发送信号的时候添加一个相位参考信号，通过测量该相位参考信号，可以产生反馈电压到接收端本征光路上的相位调制器，从而实现实时相位补偿。而在大气信道中，相位补偿则更为复杂。

利用电学方法进行相位补偿的方式，一方面电学方法的精度受限于数字、模拟电路等电路的精度，另一方面其补偿过程中会引入额外的电噪声，因此其补偿精度被限制。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是在外差探测的连续变量量子密钥分发协议中，提供一种利用后处理进行相位补偿的方法。本发明利用信号后处理中的算法来对信号的相位进行补偿，不仅提高了相位补偿的精度，而且降低了接收端物理实现系统的复杂度，大大提高了相位补偿的灵活性和可移植性，使其可以适应于各种外界环境而不需要做出很大的数据调整。

由于本发明的方法是在数据上进行处理，因此可以很好的避免上述问题带来的限制，提高了相位补偿的精度，同时降低接收端物理实现系统的复杂度。此外，由于本发明方法补偿数据比例可以根据相位漂移速率做出具体调整，而不用根据不同的实验环境而改变整体数据结构格式，因此该方法结构灵活、可移植性强。

针对上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种利用后处理进行外差探测相位补偿的方法，适用于连续变量量子密钥分发系统，其步骤包括：

1)在外差探测的数据为连续变量量子密钥分发系统中，Bob对通过外差探测得到的数据按照一定的比例选取用作相位补偿的数据，常用数据的分块比例为相位补偿数据与待补偿数据1:9分块；其中分块后的数据按相位补偿数据与待补偿数据间隔分布，且每一块数据的相位漂移恒定不变；此外，也可以根据不同的具体环境测试(系统的相位漂移速率需要根据具体实验环境来确定)，选取不同比例的数据作为相位补偿数据，从而最优化相位补偿的效果。

2)Bob将上述相位补偿数据发送给Alice；

3)Alice根据上述相位补偿数据与手中的数据分别计算相邻两次X分量(正则坐标)数据与P分量(正则动量)数据的相位补偿数据的相位漂移；

4)Alice根据上述相邻两次相位补偿数据的相位漂移分别计算相邻X数据之间的待补偿数据与相邻P数据之间的待补偿数据的相位漂移；

5)Alice根据上述待补偿数据的相位漂移分别对所述数据X与数据P待补偿数据进行相位旋转，得到相位补偿后的数据。

进一步地，步骤1)中所述Bob通过外差探测所得到的数据包括X分量数据X_B与P分量数据P_B。