[发明专利]一种偏振编码测量设备无关系统的偏振反馈方法及其装置

说明书

本发明公开了一种偏振编码测量设备无关系统的偏振反馈方法及其装置。偏振反馈方法用于自动校准所述系统的Alice端、Bob端、Charlie端使这三端同时满足基失一致，包括以下步骤：调节步骤一，调节Alice端与Charlie端基失一致：Charlie端光分束器BS之后的两路分别为与Alice端基矢一致的H/V基矢和P/N基矢测量端；调步骤节二，使用已校准完成的Charlie端的H/V基失和P/N基失测量端来调节Bob端的基失，使Bob端的H/V基失和P/N基失与Charlie端的相应基失一致。本发明自动校准所述系统的三端同时满足基失一致，解决MDIQKD的三端基矢不匹配易造成高误码率的问题。

技术领域

本发明涉及一种量子加密通信技术系统的偏振反馈方法，具体是一种偏振编码测量设备无关(Measurement-device-independent quantum key distribution,MDIQKD)系统的偏振反馈方法。

背景技术

偏振编码MDIQKD系统中，Alice端和Bob端都作为发送端，Charlie端作为接收端。Alice端和Bob端分别独立按照偏振编码方案制备4种偏振态，如H、V、P、N态。Charlie端则对Alice端和Bob端发送的偏振态进行bell态测量，得到bell态，如和为了准确测量Bell态降低误码率，要求Alice端和Bob端以及Charlie端必须享有相同的偏振参考系。于是偏振反馈目的就是使得Alice端、Bob端以及Charlie端享有相同的偏振参考系。

目前偏振编码MDIQKD系统的偏振反馈，一种方式是手动调节偏振态：进行QKD手动调节标定Alice端和Bob端的H、V、P、N四种基矢到达接收端都是一致的。另外一种是半自动调节的方案，如参考文献1“Experimental Demonstration of Polarization EncodingMeasurement-Device-Independent Quantum Key Distribution”，具体如图1MDIQKD装置示意图。

在图1中，区域(a)为Alice端和Bob端向Charlie端输出偏振编码弱相干脉冲(伴随诱骗态)示意图。Charlie端接收后利用光分束器(BS)、偏振光分束器(PBS)及单光子探测器进行Bell态测量。区域(b)为偏振控制器(也即图1中区域(a)的三轴光纤挤压器fibersqueezers)的原理图。区域(c)为在邦加球上几何地表现Alice端和Bob端参考系校准的示意图。

这需要通过手动偏振控制器(PC)与电偏振控制器(EPC)共同调节来实现。图1中区域(b)是电偏振控制器(EPC)的原理图，其中包含了三个分别调节0°,45°,0°的光纤挤压器(由压电制动器控制)。

首先，Alice端和Bob端在Charlie端将它们的直角基矢(H/V基矢)的偏振状态(H和V态)与Charlie端的偏振分束器(PBS)的偏振轴对齐。这可以通过让Alice端和Bob端发送H偏振态脉冲和调整手动PC来最小化PBS的两个相应输出端的探测对比度(由单光子探测器测量)来实现。此时，它们具有如图1中区域(c)所示的相同直角基矢，在邦加球球体上，其中Alice发送的H和V状态与Bob发送的H和V状态在到达Charlie端时偏振状态相同，且与Charlie端的偏振分束器(PBS)的偏振轴对齐。这样可以将Alice端与Bob端的H/V基矢调节一致。此时Charlie端的偏振分束器(PBS)的偏振轴也为H/V基矢的偏振轴。