[发明专利]CVQKD系统下针对高速漂移的离线相位补偿方法及存储介质

权利要求书

1.一种CVQKD系统下针对高速漂移的离线相位补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A：训练数据与有效数据的设定与传输，具体为：在有效数据的传输中间插入被Alice和Bob已知的训练数据，并通过量子信道进行传输，且Bob端预设补偿角度；

步骤B：根据步骤A得到的补偿模型和预设补偿角度确立误差函数，这里的误差函数采用平方误差；并通过确立搜索方向和搜索步长再利用搜索迭代算法找出最小平方误差；

步骤C：Bob根据步骤B得到的误差函数，找出对应于最小平方误差的补偿角度即为最优补偿角度；Alice发送端把最优补偿角度加载到其相位调制器上进行相位补偿。

2.根据权利要求1所述的CVQKD系统下针对高速漂移的离线相位补偿方法，其特征在于，所述步骤A包括如下步骤：

步骤A1：在相位漂移速度较快时，即每一帧中的多组有效数据的相漂角度均不一致，将每一帧中的多组有效数据中间均插入长度为1000的训练数据S；

步骤A2：Alice将有效数据与训练数据一并传输给Bob；

步骤A3：对训练数据做后处理操作；根据训练数据S确立通信两端的相应传输数据；Alice端的训练数据S_A＝S，Bob端接收的训练数据S_B＝T·S+E；其中，T为信道的透过率，E为信道的加性高斯白噪声；

步骤A4：Bob端预设角度u(0)作为初始迭代补偿角度。

3.根据权利要求1所述的CVQKD系统下针对高速漂移的离线相位补偿方法，其特征在于，所述步骤B包括如下步骤：

步骤B1：确立Alice和Bob两端数据误差ER(0)；其中ER(0)＝S_B-S_A·e^ju(0)；

其中，e为自然对数的底，j代表虚数单位；

步骤B2：平方误差MSE(0)＝E[|ER(0)|²]＝R(0)f(u(0))+σ²；其中R(0)为S的自相关函数，f(u(0))＝E[|Te^jφ-e^ju(0)|²],φ为实际的相位漂移角度，σ²为信道加性噪声E的方差；

其中，E[ ]代表取括号内函数的均值；

步骤B3：求解最小平方误差min{MSE(0)}等效于求解f(u(0))的最小值；梯度搜索方向找出最小迭代次数对应的步长λ作为最优迭代步长；进行第一次补偿角度迭代u(1)＝u(0)+λd₀；

步骤B4：重复步骤B2和步骤B3并把其中的u(0)替换为当前迭代后的角度值，不断迭代，直至补偿角度与实际相位漂移角度误差小于0.0001rad。

4.根据权利要求1所述的CVQKD系统下针对高速漂移的离线相位补偿方法，其特征在于，所述步骤C包括如下步骤：

步骤C1：将步骤B中的最后迭代角度作为实际的最优相位补偿角度；

步骤C2：Bob将最优相位补偿角度通过经典信道传输给Alice，并由Alice加载Alice端的相位调制器PM上进行相位补偿。

5.根据权利要求2所述的CVQKD系统下针对高速漂移的离线相位补偿方法，其特征在于，步骤A1中每一帧中的有效数据与训练数据为多组，且每一组有效数据对应一组训练数据，通过计算训练数据的相位漂移来判断其对应有效数据的相位漂移。

6.根据权利要求4所述的CVQKD系统下针对高速漂移的离线相位补偿方法，其特征在于，步骤C2中Bob是在量子信号传输完毕后经数据处理得到补偿角度再传给Alice，Alice对其有效数据单独实施调相操作，并不做传输处理，其实施的相位补偿为离线补偿。

7.根据权利要求2所述的CVQKD系统下针对高速漂移的离线相位补偿方法，其特征在于，步骤A4中的预设角度u(0)能够随机任意设置，即最优补偿角度的求解与预设角度u(0)无关。