[发明专利]一种适用于双场量子密钥分发系统的全局相位跟踪预测方法

权利要求书

1.一种适用于双场量子密钥分发系统的全局相位跟踪预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，构建滤波矩阵Filter matrix对探测器的计数进行滤波，得到纯净的计数；

步骤2，构建T-LSTM网络的输入向量x_t，输入向量x_t包括通过滤波矩阵获得的纯净计数S_t、t时刻的温度T_t和湿度H_t；不同时刻的输入向量组成输入时间序列，通过注意力层Attention layer计算时间序列中各输入向量的权重；

步骤3，将带有权重的时间序列输入到T-LSTM网络，具体包括如下步骤：

步骤3.1对权值矩阵与偏置向量进行量化，将32位浮点数D_float32量化为具有1比特符号位、N_int比特整数位和N_dec比特小数位的定点数D_fix，过程表示为：

其中N＝1+N_int+N_dec表示量化后的数字比特数，round(x)表示四舍五入取整运算；

步骤3.2，对量化后的权值矩阵进行剪枝处理，具体如下；

权值矩阵的每一行都被分为多个大小相等的块，权值矩阵的每个块中只保留绝对值最大的数，块中其它数均替换为零；

步骤3.3，对剪枝后的权值矩阵进行存储

存储权值矩阵中非零元素Values以及它们在所在块内的索引Indices；对于每行被分为N_bank块的稀疏矩阵索引长度L_index为

其中ceil(x)表示向上取整操作；

步骤4，将滤波矩阵Filter matrix、注意力层Attention layer、T-LSTM网络部署到FPGA，计算并预测全局相位；

FPGA包括ADC驱动器ADC Driver、脉冲计数器Pulse Counter、控制器Controller、信号产生器SigGen、滤波矩阵Filter matrix、注意力层Attention layer、复用器MUX、T-LSTM运算模块、DAC Driver、跨时钟域CDC模块；

控制器Controller控制信号产生器SigGen依次产生V_i和V_i+V_half/2对应的信号，分别持续时长T，控制复用器MUX使信号产生器SigGen的信号通过；信号产生器SigGen的信号经过跨时钟域CDC，被送入DAC Driver，用于驱动相位调制器PM；同时，在经过短暂延迟后，控制器Controller经过跨时钟域CDC控制Pulse Counter开始计数；计数完成后，计数值通过跨时钟域CDC传递到滤波矩阵Filter matrix，并经过注意力层Attention layer和T-LSTM运算到达复用器MUX；在控制器Controller的控制下，T-LSTM的信号通过复用器MUX，并经过跨时钟域CDC被送入DAC Driver，用于获取全局相位。

2.根据权利要求1所述一种适用于双场量子密钥分发系统的全局相位跟踪预测方法，其特征在于，步骤1中构建滤波矩阵Filter matrix对探测器的计数进行滤波，得到纯净的计数，具体为：

对相位调制器PM施加任意的初始电压V_i，持续时长T，并记录在此期间探测器两个通道的计数然后将电压提高半个PM的半波电压V_half，即施加电压V_i+V_half/2，再持续T，记录在此期间探测器两个通道的计数滤波矩阵的噪声抑制过程表示为

其中表示神经网络。