[发明专利]演化重构不完全时的偏振态二义性消除方法

说明书

一种演化重构不完全时的偏振态二义性消除方法，当量子密钥分发系统按照BB84等使用两组非正交基的协议实现时，本发明的方法可以结合偏振补偿的步骤消除从量子通信的测量结果中重构出的偏振态演化二义性，为实时的偏振态预测和补偿提供确切的历史数据。

技术领域

本发明涉及一种根据通信数据确定某个偏振态演化历史的方法，尤其是在BB84等协议中演化重构不完全时从两个可能的演化历史中确定出真实的那一个演化曲线的方法。

背景技术

目前，公知的量子密钥分发协议中，BB84协议、E91协议及在这两者之上的诱骗态等协议均使用两组非正交的基进行编码和解码。对于偏振态这样一个二维的量子态，需要使用三组非正交的基测量才能完全层析。当使用两组非正交基测量时，层析就会出现二义性，所以在BB84等协议的量子密钥分发系统中基于层析的结果进行偏振补偿时就需要采取措施克服这种二义性[专利201510228202.6]。不过，从量子密钥分发的误码率和不确定率中重构的量子态是一种将一段时间内的偏振态近似为相等后获得的结果，从而在还原历史的偏振态和预测当前的偏振态时会出现较大的误差。为准确地再现偏振态随时间变化的曲线，可以采用演化重构的方法。但是，在按照BB84等使用两组非正交基的协议实现的量子密钥分发系统中进行演化重构时，同样会出现二义性的结果，因而无法基于演化重构进行偏振态预测和补偿。

发明内容

本发明的目的是消除在按照BB84等使用两组非正交基的协议实现的量子密钥分发系统中进行偏振演化重构的二义性，确定出实际的演化历史，以便顺利实现基于演化历史进行偏振态预测和补偿。

本发明的技术方案是：

本发明提供一种演化重构不完全时的偏振态二义性消除方法，它包括以下步骤：

(a)发送端和接收端使用两组非正交的基进行量子通信，将待补偿的偏振态记为|H；

(b)在当前补偿周期获取系统两组基测量|H的算子平均值函数，分别记为ρ^|H1(t)、ρ^|H2(t)；

(c)从ρ^|H1(t)和ρ^|H2(t)获取出相同时段内与系统使用的两组基非正交的第三组基测量|H的算子平均值函数，得到两个可能的结果和

(d)分别根据两组算子平均值函数和获取出相同时段内两个可能的时变偏振态|X_A(t)和|X_B(t)；

(e)记录当前补偿周期窃听检测获得的量子误码率QBER_p，任选|X_A(t)或|X_B(t)为前述时段内真实的演化历史，据此进行偏振态预测和补偿，将选择的真实演化历史记为|X(t)，未选择的时变偏振态记为|X′(t)；

(f)在下一个补偿周期，记前一次补偿后窃听检测获得的量子误码率为QBER_n，并按步骤(b)～(d)得到新的两个可能的时变偏振态|Y_A(t)和|Y_B(t)；

(g)如果QBER_n大于QBER_p，则将|X′(t)确定为真实的演化历史，并改记为|X(t)；否则，|X(t)不做改动；

(h)比较|Y_A(t)和|Y_B(t)与更新后的|X(t)在重合时间段的函数值的重合度，如果|Y_A(t)与|X(t)重合度高，则将|Y_A(t)确定为新的演化历史，并改记为|X(t)，将|Y_B(t)改记为|X′(t)；如果|Y_B(t)与|X(t)重合度高，则将|Y_B(t)确定为新的演化历史，并改记为|X(t)，将|Y_A(t)改记为|X′(t)；