用于检测量子通信系统的方法和装置

摘要

本发明提供用于检测量子通信系统的方法和装置，所述方法包括：在未输入光脉冲的情况下获取在第一单光子探测器和第二单光子探测器中探测到的本底计数；在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下获取在第一单光子探测器和第二单光子探测器中探测到的在预定延时位置随着相位调制电压的变化而变化的相位计数中的最值；从所述本底计数、所述相位计数中的最值中分别导出不等臂干涉仪的两臂之间的正向对比度和/或反向对比度；响应于所述对比度和/或反向对比度达到系统设计阈值而使用不等臂干涉仪进行编码和/或解码。本发明所提供的方法和装置能够防止量子通信系统因不等臂干涉仪的干涉效果变差而导致量子通信系统的错误率增加的问题。

权利要求

1.一种用于检测量子通信系统的方法，其特征在于，所述方法包括：在未向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下，获取在不等臂干涉仪的输出端所连接的第一单光子探测器中探测到的第一本底计数以及在不等臂干涉仪的输出端所连接的第二单光子探测器中探测到的第二本底计数；

在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下，获取在所述第一单光子探测器中探测到的在第一延时位置随着相位调制电压的变化而变化的第一相位计数中的最值以及在所述第二单光子探测器中探测到的在第二延时位置随着相位调制电压的变化而变化的第二相位计数中的最值，其中，所述相位调制电压由设置在参考不等臂干涉仪的长臂上的相位移相器施加；

从所述第一本底计数、所述第二本底计数、所述第一相位计数中的最值以及所述第二相位计数中的最值中导出不等臂干涉仪的两臂之间的正向对比度和/或反向对比度；

响应于所述正向对比度和/或反向对比度达到系统设计阈值而使用不等臂干涉仪进行编码和/或解码。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一延时位置为在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从所述第一单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相邻的三个峰值计数中的第二个峰值计数所对应的延时位置，或者在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从所述第一单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相邻的三个峰值计数中的第一个峰值计数所对应的延时位置与第三个峰值计数所对应的延时位置之间的中点位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二延时位置为在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从所述第二单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相邻的三个峰值计数中的第二个峰值计数所对应的延时位置，或者在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从所述第二单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相邻的三个峰值计数中的第一个峰值计数所对应的延时位置与第三个峰值计数所对应的延时位置之间的中点位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正向对比度基于所述第一相位计数中的最大值和所述第一本底计数之差与所述第二相位计数中的最小值和所述第二本底计数之差的比值而被导出。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反向对比度基于所述第二相位计数中的最大值和所述第二本底计数之差与所述第一相位计数中的最小值和所述第一本底计数之差的比值而被导出。

6.一种用于检测量子通信系统的装置，其特征在于，所述装置包括：本底计数获取单元，被配置为在未向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下，获取在不等臂干涉仪的输出端所连接的第一单光子探测器中探测到的第一本底计数以及在不等臂干涉仪的输出端所连接的第二单光子探测器中探测到的第二本底计数；

相位计数获取单元，被配置为在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下，获取在所述第一单光子探测器中探测到的在第一延时位置随着相位调制电压的变化而变化的第一相位计数中的最值以及在所述第二单光子探测器中探测到的在第二延时位置随着相位调制电压的变化而变化的第二相位计数中的最值，其中，所述相位调制电压由设置在参考不等臂干涉仪的长臂上的相位移相器施加；

对比度导出单元，被配置为从所述第一本底计数、所述第二本底计数、所述第一相位计数中的最值以及所述第二相位计数中的最值中导出不等臂干涉仪的两臂之间的正向对比度和/或反向对比度；

对比度分析单元，被配置为响应于所述正向对比度和反向对比度达到系统设计阈值而使用不等臂干涉仪进行编码和/或解码。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一延时位置为在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从所述第一单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相邻的三个峰值计数中的第二个峰值计数所对应的延时位置，或者在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从所述第一单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相邻的三个峰值计数中的第一个峰值计数所对应的延时位置与第三个峰值计数所对应的延时位置之间的中点位置。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二延时位置为在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从所述第二单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相邻的三个峰值计数中的第二个峰值计数所对应的延时位置，或者在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从所述第二单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相邻的三个峰值计数中的第一个峰值计数所对应的延时位置与第三个峰值计数所对应的延时位置之间的中点位置。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述正向对比度基于所述第一相位计数中的最大值和所述第一本底计数之差与所述第二相位计数中的最小值和所述第二本底计数之差的比值而被导出。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述反向对比度基于所述第二相位计数中的最大值和所述第二本底计数之差与所述第一相位计数中的最小值和所述第一本底计数之差的比值而被导出。

11.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至5中任意一项所述的用于检测量子通信系统的方法。

12.一种计算装置，其特征在于，包括：处理器；

存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至5中任意一项所述的用于检测量子通信系统的方法。

说明书

用于检测量子通信系统的方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及量子通信技术领域，尤其涉及用于检测量子通信系统（诸如，量子密钥分发系统）的方法和装置。

背景技术

[0002] 目前，在量子密钥分发系统中主要采用偏振编码、相位编码和时间相位编码三种编码方式，其中，相位编码和时间相位编码均需要使用不等臂干涉仪进行编码和解码。由于
不等臂干涉仪的干涉效果会显著影响量子密钥分发系统中的错误率，因此在量子密钥分发
系统中所使用的不等臂干涉仪的干涉效果将直接影响量子密钥分发系统中错误率，进而影
响系统的成码率。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供用于检测量子通信系统的方法和装置。

[0004] 根据本发明的一方面，提供一种用于检测量子通信系统的方法，所述方法包括：在未向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下，获取在不等臂干涉仪的输出端所连接的第一单光
子探测器中探测到的第一本底计数以及在不等臂干涉仪的输出端所连接的第二单光子探
测器中探测到的第二本底计数；在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情
况下，获取在所述第一单光子探测器中探测到的在第一延时位置随着相位调制电压的变化
而变化的第一相位计数中的最值以及在所述第二单光子探测器中探测到的在第二延时位
置随着相位调制电压的变化而变化的第二相位计数中的最值，其中，所述相位调制电压由
设置在参考不等臂干涉仪的长臂上的相位移相器施加；从所述第一本底计数、所述第二本
底计数、所述第一相位计数中的最值以及所述第二相位计数中的最值中导出不等臂干涉仪
的两臂之间的正向对比度和/或反向对比度；响应于所述正向对比度和/或反向对比度达到
系统设计阈值而使用不等臂干涉仪进行编码和/或解码。

[0005] 根据本发明的一个实施例，所述第一延时位置为在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从所述第一单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相
邻的三个峰值计数中的第二个峰值计数所对应的延时位置，或者在经由参考不等臂干涉仪
向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从所述第一单光子探测器中探测到的在延时位置上
连续相邻的三个峰值计数中的第一个峰值计数所对应的延时位置与第三个峰值计数所对
应的延时位置之间的中点位置。

[0006] 根据本发明的一个实施例，所述第二延时位置为在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从所述第二单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相
邻的三个峰值计数中的第二个峰值计数所对应的延时位置，或者在经由参考不等臂干涉仪
向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从所述第二单光子探测器中探测到的在延时位置上
连续相邻的三个峰值计数中的第一个峰值计数所对应的延时位置与第三个峰值计数所对
应的延时位置之间的中点位置。

[0007] 根据本发明的一个实施例，所述正向对比度基于所述第一相位计数中的最大值和所述第一本底计数之差与所述第二相位计数中的最小值和所述第二本底计数之差的比值
而被导出。

[0008] 根据本发明的一个实施例，所述反向对比度基于所述第二相位计数中的最大值和所述第二本底计数之差与所述第一相位计数中的最小值和所述第一本底计数之差的比值
而被导出。

[0009] 根据本发明的另一方面，提供一种用于检测量子通信系统的装置，所述装置包括：本底计数获取单元，被配置为在未向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下，获取在不等臂干
涉仪的输出端所连接的第一单光子探测器中探测到的第一本底计数以及在不等臂干涉仪
的输出端所连接的第二单光子探测器中探测到的第二本底计数；相位计数获取单元，被配
置为在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下，获取在所述第一单光
子探测器中探测到的在第一延时位置随着相位调制电压的变化而变化的第一相位计数中
的最值以及在所述第二单光子探测器中探测到的在第二延时位置随着相位调制电压的变
化而变化的第二相位计数中的最值，其中，所述相位调制电压由设置在参考不等臂干涉仪
的长臂上的相位移相器施加；对比度导出单元，被配置为从所述第一本底计数、所述第二本
底计数、所述第一相位计数中的最值以及所述第二相位计数中的最值中导出不等臂干涉仪
的两臂之间的正向对比度和/或反向对比度；对比度分析单元，被配置为响应于所述正向对
比度和反向对比度达到系统设计阈值而使用不等臂干涉仪进行编码和/或解码。

[0010] 根据本发明的一个实施例，所述第一延时位置为在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从所述第一单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相
邻的三个峰值计数中的第二个峰值计数所对应的延时位置，或者在经由参考不等臂干涉仪
向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从所述第一单光子探测器中探测到的在延时位置上
连续相邻的三个峰值计数中的第一个峰值计数所对应的延时位置与第三个峰值计数所对
应的延时位置之间的中点位置。

[0011] 根据本发明的一个实施例，所述第二延时位置为在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从所述第二单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相
邻的三个峰值计数中的第二个峰值计数所对应的延时位置，或者在经由参考不等臂干涉仪
向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从所述第二单光子探测器中探测到的在延时位置上
连续相邻的三个峰值计数中的第一个峰值计数所对应的延时位置与第三个峰值计数所对
应的延时位置之间的中点位置。

[0012] 根据本发明的一个实施例，所述正向对比度基于所述第一相位计数中的最大值和所述第一本底计数之差与所述第二相位计数中的最小值和所述第二本底计数之差的比值
而被导出。

[0013] 根据本发明的一个实施例，所述反向对比度基于所述第二相位计数中的最大值和所述第二本底计数之差与所述第一相位计数中的最小值和所述第一本底计数之差的比值
而被导出。

[0014] 本发明所提供的用于检测量子通信系统的方法和装置不仅能够有效地检测出量子通信系统中所使用的不等臂干涉仪的干涉效果，而且能够有效地防止量子通信系统因不
等臂干涉仪的干涉效果未达到系统设计要求或变差而导致量子通信系统的错误率增加进
而使得其成码率降低的问题。

附图说明

[0015] 通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述目的和特点将会变得更加清楚。

[0016] 图1示出了根据本发明的示例性实施例的用于检测量子通信系统的方法的流程图。

[0017] 图2A示出了根据本发明的示例性实施例的在未向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第一单光子探测器中探测到的第一本底计数的示意图。

[0018] 图2B示出了根据本发明的示例性实施例的在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第一单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相邻的三个
峰值计数的示意图。

[0019] 图3A示出了根据本发明的示例性实施例的在未向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第二单光子探测器中探测到的第二本底计数的示意图。

[0020] 图3B示出了根据本发明的示例性实施例的在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第二单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相邻的三个
峰值计数的示意图。

[0021] 图4A示出了根据本发明的示例性实施例的在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第一单光子探测器中探测到的在第一延时位置随着相位调制
电压的变化而变化的第一相位计数的分布示意图。

[0022] 图4B示出了根据本发明的示例性实施例的在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第二单光子探测器中探测到的在第二延时位置随着相位调制
电压的变化而变化的第二相位计数的分布示意图。

[0023] 图5A示出了根据本发明的示例性实施例的在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下的随着相位调制电压的变化而变化的不等臂干涉仪的正向对比
度的分布示意图。

[0024] 图5B示出了根据本发明的示例性实施例的在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下的随着相位调制电压的变化而变化的不等臂干涉仪的反向对比
度的分布示意图。

[0025] 图6示出了根据本发明的示例性实施例的用于检测量子通信系统的装置的结构框图。

[0026] 图7示出了根据本发明的示例性实施例的用于检测量子通信系统的系统架构的示意图。

具体实施方式

[0027] 下面，将参照附图来详细说明本发明的实施例。

[0028] 图1示出了根据本发明的示例性实施例的用于检测量子通信系统的方法的流程图。

[0029] 参照图1，图1所示的方法可包括如下步骤。

[0030] 在步骤101，可在未向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下获取在不等臂干涉仪的输出端所连接的第一单光子探测器中探测到的第一本底计数以及在不等臂干涉仪的输出
端所连接的第二单光子探测器中探测到的第二本底计数。

[0031] 这里，本底计数指的是在未被输入光脉冲的情况下从单光子探测器中探测到的在各个延时位置（或时间位置）上的单光子计数，其中，第一本底计数可由光源的本底噪声和
第一单光子探测器的暗计数中的一者或它们的组合产生，第二本底计数可由光源的本底噪
声和第二单光子探测器的暗计数中的一者或它们的组合产生。

[0032] 在步骤102，可在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下获取在不等臂干涉仪的输出端所连接的第一单光子探测器中探测到的在第一延时位置随着
相位调制电压的变化而变化的第一相位计数中的最值以及在不等臂干涉仪的输出端所连
接的第二单光子探测器中探测到的在第二延时位置随着相位调制电压的变化而变化的第
二相位计数中的最值，其中，相位调制电压可由设置在参考不等臂干涉仪的长臂上的相位
移相器施加。

[0033] 在一些示例中，第一延时位置可以是在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第一单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相邻的三个峰值计
数中的第二个峰值计数所对应的延时位置，也可以是在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干
涉仪输入光脉冲的情况下从第一单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相邻的三个
峰值计数中的第一个峰值计数所对应的延时位置与第三个峰值计数所对应的延时位置之
间的中点位置。然而，本发明不限于此。根据需要，第一延时位置还可以是其他延时位置。

[0034] 这里，峰值计数指的是在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从单光子探测器中探测到的在一段延时间隔内的单光子计数的峰值，该峰值计数可由
本底计数和光脉冲叠加产生。

[0035] 在此之前，可获取在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第一单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相邻的三个峰值计数，然后基于这三个
峰值计数所对应的延时位置来确定第一延时位置。

[0036] 图2A示出了根据本发明的示例性实施例的在未向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第一单光子探测器中探测到的第一本底计数的示意图。作为对比，图2B示出了根据
本发明的示例性实施例的在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下
从第一单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相邻的三个峰值计数的示意图。

[0037] 参照图2A和2B，a1为在未向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第一单光子探测器中探测到的第一本底计数，A1、A2和A3分别为在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输
入光脉冲的情况下从第一单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相邻的三个峰值计
数，T1、T2和T3分别为峰值计数A1所对应的延时位置、峰值计数A2所对应的延时位置、峰值计
数A3所对应的延时位置。如前所述，可将T2或者(T1+T3)/2确定为第一延时位置。

[0038] 在此之前，还可获取在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第二单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相邻的三个峰值计数，然后基于这三
个峰值计数所对应的延时位置来确定第二延时位置。

[0039] 图3A示出了根据本发明的示例性实施例的在未向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第二单光子探测器中探测到的第二本底计数的示意图。作为对比，图3B示出了根据
本发明的示例性实施例的在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下
从第二单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相邻的三个峰值计数的示意图。

[0040] 参照图3A和3B，b1为在未向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第二单光子探测器中探测到的第二本底计数，B1、B2和B3分别为在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输
入光脉冲的情况下从第二单光子探测器中探测到的在延时位置上连续相邻的三个峰值计
数，t1、t2和t3分别为峰值计数B1所对应的延时位置、峰值计数B2所对应的延时位置、峰值计
数B3所对应的延时位置。如前所述，可将t2或者(t1+t3)/2确定为第二延时位置。

[0041] 图4A示出了根据本发明的示例性实施例的在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第一单光子探测器中探测到的在第一延时位置随着相位调制
电压的变化而变化的第一相位计数的分布示意图。作为对比，图4B示出了根据本发明的示
例性实施例的在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第二单光
子探测器中探测到的在第二延时位置随着相位调制电压的变化而变化的第二相位计数的
分布示意图。

[0042] 参照图4A和4B，E为在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第一单光子探测器中探测到的在第一延时位置随着相位调制电压的变化而变化的第
一相位计数中的最大值，e为在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况
下从第一单光子探测器中探测到的在第一延时位置随着相位调制电压的变化而变化的第
一相位计数中的最小值，F为在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况
下从第二单光子探测器中探测到的在第二延时位置随着相位调制电压的变化而变化的第
二相位计数中的最大值，f为在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况
下从第二单光子探测器中探测到的在第二延时位置随着相位调制电压的变化而变化的第
二相位计数中的最小值。

[0043] 在步骤103，可从第一本底计数、第二本底计数、第一相位计数中的最值以及第二相位计数中的最值中导出不等臂干涉仪的两臂之间的正向对比度和/或反向对比度。

[0044] 这里，不等臂干涉仪的两臂之间的对比度指的是针对不等臂干涉仪使用两组光脉冲进行干涉而形成的两路光脉冲的最大值与最小值的比值。

[0045] 在一些示例中，不等臂干涉仪的两臂之间的正向对比度可基于第一相位计数中的最大值和第一本底计数之差与第二相位计数中的最小值和第二本底计数之差的比值而被
导出。不等臂干涉仪的两臂之间的反向对比度可基于第二相位计数中的最大值和第二本底
计数之差与第一相位计数中的最小值和第一本底计数之差的比值而被导出。

[0046] 作为可行的实施方式，不等臂干涉仪的两臂之间的正向对比度可使用，诸如，但不限于，下式（1）来计算：

[0047] （1）

[0048] 在式（1）中，P1为不等臂干涉仪的两臂之间的正向对比度，E为在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第一单光子探测器中探测到的在第一延时
位置随着相位调制电压的变化而变化的第一相位计数中的最大值，f为在经由参考不等臂
干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第二单光子探测器中探测到的在第二延时
位置随着相位调制电压的变化而变化的第二相位计数中的最小值，a1为在未向不等臂干涉
仪输入光脉冲的情况下从第一单光子探测器中探测到的第一本底计数，b1为在未向不等臂
干涉仪输入光脉冲的情况下从第二单光子探测器中探测到的第二本底计数。

[0049] 相应地，不等臂干涉仪的两臂之间的反向对比度可使用，但不限于，诸如，下式（2）来计算：

[0050] （2）

[0051] 在式（2）中，P2为不等臂干涉仪的两臂之间的反向对比度，F为在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第二单光子探测器中探测到的在第二延时
位置随着相位调制电压的变化而变化的第二相位计数中的最大值，e为在经由参考不等臂
干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第一单光子探测器中探测到的在第一延时
位置随着相位调制电压的变化而变化的第一相位计数中的最小值，b1为在未向不等臂干涉
仪输入光脉冲的情况下从第二单光子探测器中探测到的第二本底计数，a1为在未向不等臂
干涉仪输入光脉冲的情况下从第一单光子探测器中探测到的第一本底计数。

[0052] 应当理解的是，尽管上面描述了导出不等臂干涉仪的两臂之间的对比度的示例，但是该示例仅仅是示意性的，本发明并不限于此。根据需要，也可使用其他方式来获取导出
不等臂干涉仪的两臂之间的正向对比度和/或反向对比度。

[0053] 进一步地，可基于不等臂干涉仪的两臂之间的正向对比度和/或反向对比度来确定不等臂干涉仪的干涉效果是否达到量子通信系统（诸如，量子密钥分发系统）运行的设计
要求。一般来说，不等臂干涉仪的两臂之间的正向对比度和/或反向对比度越大，不等臂干
涉仪的干涉效果越好，这会使得系统的错误率减小，进而提升系统的成码率。

[0054] 图5A示出了根据本发明的示例性实施例的在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下的随着相位调制电压的变化而变化的不等臂干涉仪的正向对比
度的分布示意图。作为对比，图5B示出了根据本发明的示例性实施例的在经由参考不等臂
干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下的随着相位调制电压的变化而变化的不等臂
干涉仪的反向对比度的分布示意图。

[0055] 参照图5A和5B，P1为不等臂干涉仪的两臂之间的正向对比度，P2为不等臂干涉仪的两臂之间的反向对比度。

[0056] 因此，在步骤104，可响应于不等臂干涉仪的两臂之间的正向对比度和/或反向对比度达到系统设计阈值而使用不等臂干涉仪进行编码和/或解码。

[0057] 作为示例，在不等臂干涉仪的两臂之间的正向对比度和/或反向对比度高于400的情况下，量子通信系统可使用不等臂干涉仪进行编码和/或解码；在不等臂干涉仪的两臂之
间的正向对比度和/或反向对比度低于400的情况下，量子通信系统可报警或进行出错处
理。

[0058] 图6示出了根据本发明的示例性实施例的用于检测量子通信系统的装置的结构框图。

[0059] 参照图6，图6所示的用于检测量子通信系统的装置可包括本底计数获取单元601、相位计数获取单元602、对比度获取单元603和对比度分析单元604，其中，本底计数获取单
元601可被配置为在未向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下获取在不等臂干涉仪的输出端
所连接的第一单光子探测器中探测到的第一本底计数以及在不等臂干涉仪的输出端所连
接的第二单光子探测器中探测到的第二本底计数；相位计数获取单元602可被配置为在经
由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下获取在不等臂干涉仪的输出端
所连接的第一单光子探测器中探测到的在第一延时位置随着相位调制电压的变化而变化
的第一相位计数中的最值以及在不等臂干涉仪的输出端所连接的第二单光子探测器中探
测到的在第二延时位置随着相位调制电压的变化而变化的第二相位计数中的最值，其中，
相位调制电压可由设置在参考不等臂干涉仪的长臂上的相位移相器施加；对比度导出单元
603可被配置为从第一本底计数、第二本底计数、第一相位计数中的最值以及第二相位计数
中的最值中导出不等臂干涉仪的两臂之间的正向对比度和/或反向对比度；对比度检测单
元604可被配置为响应于不等臂干涉仪的两臂之间的正向对比度和/或反向对比度达到系
统设计阈值而使用不等臂干涉仪进行编码和/或解码。

[0060] 在图6所示的用于检测量子通信系统的装置中，第一本底计数可由光源的本底噪声和第一单光子探测器的暗计数中的一者或它们的组合产生，第二本底计数可由光源的本
底噪声和第二单光子探测器的暗计数中的一者或它们的组合产生。

[0061] 在图6所示的用于检测量子通信系统的装置中，第一延时位置可以是在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第一单光子探测器中探测到的在延
时位置上连续相邻的三个峰值计数中的第二个峰值计数所对应的延时位置，也可以是在经
由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第一单光子探测器中探测到
的在延时位置上连续相邻的三个峰值计数中的第一个峰值计数所对应的延时位置与第三
个峰值计数所对应的延时位置之间的中点位置。然而，本发明不限于此。根据需要，第一延
时位置还可以是其他延时位置。

[0062] 在图6所示的用于检测量子通信系统的装置中，第二延时位置可以是在经由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第二单光子探测器中探测到的在延
时位置上连续相邻的三个峰值计数中的第二个峰值计数所对应的延时位置，也可以是在经
由参考不等臂干涉仪向不等臂干涉仪输入光脉冲的情况下从第二单光子探测器中探测到
的在延时位置上连续相邻的三个峰值计数中的第一个峰值计数所对应的延时位置与第三
个峰值计数所对应的延时位置之间的中点位置。然而，本发明不限于此。根据需要，第一延
时位置还可以是其他延时位置。

[0063] 在图6所示的用于检测量子通信系统的装置中，不等臂干涉仪的两臂之间的正向对比度可基于如图4A所示的第一相位计数中的最大值E和如图2A所示的第一本底计数a1之
差与如图4B所示的第二相位计数中的最小值f和如图3A所示的第二本底计数b1之差的比值
而被导出。

[0064] 在图6所示的用于检测量子通信系统的装置中，不等臂干涉仪的两臂之间的反向对比度可基于如图4B所示的第二相位计数中的最大值F和如图3A所示的第二本底计数b1之
差与如图4A所示的第一相位计数中的最小值e和如图2A所示的第一本底计数a1之差的比值
而被导出。

[0065] 图7示出了根据本发明的示例性实施例的用于检测量子通信系统的系统架构的示意图。

[0066] 参照图7，图7所示的系统架构可包括控制器701（诸如，但不限于，用于，FPGA等）、光源702、相位移相器703、参考不等臂干涉仪704、不等臂干涉仪705、第一单光子探测器706
和第二单光子探测器707，并且根据本发明的示例性实施例的用于检测量子通信系统的方
法可作为算法运行在图7所示的控制器701中。相应地，图6所示的用于检测量子通信系统的
装置可被包括在控制器701中。

[0067] 在图7所示的系统架构中，控制器701可被配置为执行以下操作：在未使用光源702向不等臂干涉仪705输入光脉冲的情况下获取在第一单光子探测器706中探测到的如图2A
所示的第一本底计数a1以及在第二单光子探测器707中探测到的如3A所示的第二本底计数
b1，在经由参考不等臂干涉仪704向不等臂干涉仪705输入光脉冲的情况下获取在第一单光
子探测器706中探测到的在第一延时位置随着相位移相器703所施加的相位调制电压的变
化而变化的如图4A所示的第一相位计数中的最大值E和最小值e以及在第二单光子探测器
707中探测到的在第二延时位置随着相位移相器703所施加的相位调制电压的变化而变化
的如图4B所示的第二相位计数中的最大值F和最小值f，从第一本底计数a1、第二本底计数
b1、第一相位计数中的最大值E和最小值e以及第二相位计数中的最大值F和最小值f中导出
如图5A所示的不等臂干涉仪的两臂之间的正向对比度P1和/或如图5B所示的不等臂干涉仪
的两臂之间的反向对比度P2。

[0068] 应当理解的是，尽管图7示出了根据本发明的示例性实施例的用于检测量子通信系统的系统架构的示意图，但是本发明并不限于此。

[0069] 可以看出，根据本发明的示例性实施例的用于检测量子通信系统的方法和装置不仅能够有效地检测出量子通信系统中所使用的不等臂干涉仪的干涉效果，而且能够有效地
防止量子通信系统因不等臂干涉仪的干涉效果未达到系统设计要求或变差而导致量子通
信系统的错误率增加进而使得其成码率降低的问题。

[0070] 尽管已参照优选实施例表示和描述了本申请，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本申请的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和
变换。