CN117134912B - 量子密钥分发系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种量子密钥分发系统。该量子密钥分发系统包括：发送端、分束器、两个单光子探测器、接收端以及至少一个偏振控制器。发送端用于生成量子光信号和接收探测结果；测量端包括分束器和两个单光子探测器，分束器用于根据量子光信号，生成两个测量光信号；两个单光子探测器用于生成向发送端和接收端公开的探测结果；接收端，用于接收探测结果；至少一个偏振控制器，设置于发送端、测量端或接收端内，偏振控制器利用基于探测结果确定的目标透过率矩阵对量子光信号或探测结果进行偏振处理，以得到偏振后的量子光信号或偏振后的探测结果。

Description

量子密钥分发系统
技术领域
本发明涉及量子通信技术领域，更具体地，涉及一种量子密钥分发系统。
背景技术
为了消除偏振对测量设备无关（measurement device independent，MDI）协议的影响，需要对信道的偏振进行纠正，或者采用特殊的协议，例如Plug & Play MDI协议或者有环境鲁棒性的新型MDI协议等。
对信道偏振进行修正的方法大致分为两类，一类是需要参考强光进行波分复用或者时分复用的方法；另一类是直接使用通信的弱光进行偏振纠正的方法。
在实现本发明构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：上述两类信道偏振修正方法在实际纠正偏振的过程中存在延迟和误码率较大的问题，同时还会产生一定的安全问题。
发明内容
为解决现有技术中的所述以及其他方面的至少一种技术问题，本发明实施例提供了一种量子密钥分发系统，能够在非偏振编码的测量设备无关量子密钥分发（MeasurementDevice Independent Quantum Key Distribution，MDIQKD）系统中对光纤信道偏振漂移带来的偏振偏移所引发的额外的误码进行纠正。
本发明实施例的一个方面提供了一种量子密钥分发系统，包括：
发送端，用于生成量子光信号和接收探测结果；
测量端，包括：
分束器，用于根据上述量子光信号，生成两个测量光信号；
两个单光子探测器，用于生成向上述发送端和接收端公开的上述探测结果，其中，上述探测结果包括符合计数率和对应于不同上述单光子探测器的探测响应率；
接收端，用于接收上述探测结果；
其中，所述量子密钥分发系统还包括：
至少一个偏振控制器，设置于上述发送端、上述测量端或上述测量端内，上述偏振控制器利用基于上述探测结果确定的目标透过率矩阵对上述量子光信号或上述探测结果进行偏振处理，以得到偏振后的量子光信号或偏振后的探测结果。
根据本发明的实施例，通过设置偏振控制器在发送端、测量端或接收端内，偏振控制器利用基于所述探测结果确定的目标透过率矩阵对所述量子光信号或所述探测结果进行偏振处理，以得到偏振后的量子光信号或偏振后的探测结果，可以实现在非偏振编码的测量设备无关量子密钥分发协议中，对光纤信道的偏振漂移进行纠正，并降低由其带来的误码率，所以至少部分地克服了基于通信的弱光使用量子比特误码率（Qubit Bit ErrorRate，QBER）结合算法纠正偏振有延迟以及安全性的技术问题，进而达到了同样使用弱光，但是不需要监控QBER，而监控正常通信中舍弃的量，不需要公开发送比特，反应速度快且不需要处理计算误码率，没有延迟，同时也不会带来安全性问题。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了本发明实施例量子密钥分发系统的结构框架图；
图2示出了根据本发明另一种实施例量子秘钥分发系统的结构框架图；
图3示出了根据本发明实施例量子秘钥分发系统获取第一目标参数值的流程图；
图4示出了根据本发明实施例的基于相位调制器与法拉第旋转器构建的偏振控制器的结构示意图；
图5示出了根据本发明实施例的基于多个相位调制器构建的偏振控制器的结构示意图；
图6示出了根据本发明另一种实施例量子秘钥分发系统获取第二目标参数值的流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释（例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等）。
现有技术中，对信道偏振进行修正的方法大致分为两类，一类是需要参考强光进行波分复用或者时分复用的方法；另一类是直接使用通信的弱光进行偏振纠正的方法。
其中第一类需要参考强光进行波分复用或者时分复用方法的发展已经比较成熟，从早期的基于波分复用、需要长累计时间的方案；到使用连续相干光、以可见度为判据的将偏振调制周期缩短到3min以内的方案；再到实现在实际的架空光纤系统中实现毫秒级调制时间的波分复用方案。
第二类直接使用通信的弱光进行偏振纠正又大致有发送特定的参考信号判断偏振状态以及直接使用QBER结合算法纠正偏振两种方案，第一种方案通过协议的约定，定期发送特定的信号态能够同时进行时间对齐与偏振补偿，实现了1s的反馈周期；而第二种直接利用QBER作为调制依据的方案中，除了最基础的使用QBER 作为判据的梯度下降算法调制之外，也有最新的通过误码率对应庞加莱球上的圆，通过特定的偏振改变，定位多个QBER的圆与调制的轨迹在庞加莱球上的焦点来定位偏振态的方案。
发明人发现在相关技术中至少存在如下问题：
（1）特殊的协议，例如Plug & Play MDI协议，在态制备时需要用到往复的光路结构，会引入安全性问题，而环境鲁棒性MDI协议需要对测量端的测量装置进行较大的改动；
（2）使用波分复用或者时分复用系统面临着双折射效应与波长有关与光纤偏振退随时间变化等问题，还有矫正用强光可能带来的漏光问题；
（3）现有的弱光作为反馈的判据需要比较长的数据累计时间，在光纤双折射快速变化的情况下可能并不适用；使用QBER的偏振需要等待双方对于当前比特的处理完成，计算出QBER，有一定的延迟；额外的辅助校准可能会有新的安全性问题。
在此基础上，发明人发现使用弱光，不监控QBER，而监控正常通信中舍弃的量，进而不需要公开发送的比特，从而可以避免延迟的产生、误码率较大以及安全性问题。
有鉴于此，本发明提供了一种量子密钥分发系统。该量子密钥分发系统包括：发送端、分束器、两个单光子探测器、接收端以及至少一个偏振控制器。发送端用于生成量子光信号和接收探测结果；测量端包括分束器和两个单光子探测器，分束器用于根据量子光信号，生成两个测量光信号；两个单光子探测器用于生成向发送端和接收端公开的所述探测结果；接收端，用于接收探测结果；至少一个偏振控制器，设置于发送端、测量端或接收端内，偏振控制器利用基于探测结果确定的目标透过率矩阵对量子光信号或探测结果进行偏振处理，以得到偏振后的量子光信号或偏振后的探测结果。
图1示出了根据本发明实施例量子秘钥分发系统的结构框架图。
如图1所示，量子密钥分发系统包括：发送端、测量端和接收端。发送端用于生成量子光信号和接收探测结果。测量端包括分束器以及两个单光子探测器，分束器用于根据量子光信号，生成两个测量光信号；两个单光子探测器用于生成向发送端和接收端公开探测结果。该量子密钥分发系统中SPD为单光子探测器，Laser为激光，BS为分束器，Modulator为相位调制器，EPC为偏振控制器。其中，探测结果包括符合计数率和对应于不同单光子探测器的探测响应率。接收端用于接收探测结果。量子密钥分发系统还包括：至少一个偏振控制器，设置于发送端或接收端内，偏振控制器利用基于探测结果确定的目标透过率矩阵对量子光信号或探测结果进行偏振处理，以得到偏振后的量子光信号或偏振后的探测结果。
根据本发明的一些实施例，在偏振控制器设置在发送端Alice端（或Bob端）的情况下，由发送端Alice端（或Bob端）产生量子光信号，偏振控制器对其进行偏振处理后传输至Charlie测量端，Charlie测量端对偏振后的量子光信号进行探测，得到探测结果，并将该探测结果进行公布，具体地，探测结果通过光纤等信道传输至接收端Bob端（或Alice端）。
在本实施例中，偏振控制器设置在发送端内或接收端这种实施方式能够不考虑偏振控制器带来的损耗。这是因为在这种实施方式中，偏振控制器安装在MDI-QKD用户端，其带来的损耗可以在不影响QKD安全性的情况下被补偿，进而被忽略。
在本实施例中，通过采用了至少一个偏振控制器，设置于发送端、或接收端内，偏振控制器利用基于所述探测结果确定的目标透过率矩阵对所述量子光信号或所述探测结果进行偏振处理，以得到偏振后的量子光信号或偏振后的探测结果，可以实现在非偏振编码的测量设备无关量子密钥分发协议中，对光纤信道的偏振漂移进行纠正，并降低由其带来的误码率，所以至少部分地克服了基于通信的弱光使用QBER 结合算法纠正偏振有延迟以及安全性的技术问题，进而达到了同样使用弱光，但是不需要监控QBER，而监控正常通信中舍弃的量，不需要公开发送比特，反应速度快且不需要处理计算误码率，没有延迟，同时也不会带来安全性问题的技术效果。
图2示出了根据本发明另一种实施例量子秘钥分发系统的结构框架图。
在本发明的一些可替换的实施例中，如图2所示，量子秘钥分发系统可以包括发送端、测量端、接收端以及至少一个偏振控制器。该量子密钥分发系统中SPD为单光子探测器，Laser为激光，BS为分束器，Modulator为相位调制器，EPC为偏振控制器。测量端可以包括分束器、两个单光子探测器以及两个偏振控制器，分束器与发送端主体的输出端、接收端主体的输入端连接，分束器根据发送端生成的量子光信号生成两个测量光信号；两个单光子探测器分别与分束器连接，两个单光子探测器根据分束器生成的两个测量光信号向发送端和接收端公开探测结果。两个偏振控制器分别与测量端主体的输入端和输出端连接，偏振控制器利用基于探测结果确定的目标透过率矩阵对量子光信号或探测结果进行偏振处理，以得到偏振后的量子光信号或偏振后的探测结果。
根据本发明的一些实施例，在偏振控制器设置在Charlie测量端的情况下，由发送端Alice端（或Bob端）产生量子光信号，量子光信号传输到Charlie测量端，偏振控制器对其进行偏振处理后传输至分束器，生成两个测量光信号，然后两个单光子探测器分别探测到两个测量光信号，并分别向Alice端和Bob端公开其探测结果，偏振控制器再次对探测结果进行偏振处理得到偏振后的探测结果，接收端Bob端（或Alice端）接收偏振后的探测结果。
在本实施例中，在将偏振控制器设置在测量端内，这种实施方式能够持续运行，不需要如常规的偏振纠正手段一样达到阈值才启动。在这种方式的实施中，若偏振已经完成了纠正，则此方式不会对偏振有任何额外的影响。这使得此实施方式没有任何时间开销，相比于现有的方法更加适合快速长时间的偏振纠正。
根据本发明的一些实施例，在偏振控制器设置在发送端内的情况下，发送端主体的输出端与偏振控制器连接，或在偏振控制器设置在接收端的情况下，接收端主体的输入端与偏振控制器连接。
根据本发明的一些实施例，目标透过率矩阵是通过如下方式生成的：分别获取偏振控制器工作在第i周期的不同子周期下的不同透过率矩阵时的第一目标参数值，其中，不同透过率矩阵是根据初始透过率矩阵和预设琼斯矩阵确定的，所述第i周期包括若干个子周期；根据多个第一目标参数值，生成第i+1周期的目标透过率矩阵。
根据本发明的一些实施例，偏振控制器通过设置不同的透过率矩阵对光的偏振进行调制。
根据本发明的一些实施例，不同透过率矩阵由初始透过率矩阵和预设琼斯矩阵共同确定，例如，初始透过率矩阵为，第一预设琼斯矩阵为/>，第一透过率矩阵为/>；初始透过率矩阵为/>，第二预设琼斯矩阵为/>，第二透过率矩阵为/>。
根据本发明的一些实施例，一个周期表示偏振控制器需要执行的调制由初始透过率矩阵生成目标透过率矩阵的过程，第i个周期生成的偏振控制器需要执行的目标透过率矩阵为第i+1周期的偏振控制器需要执行的初始透过率矩阵，例如，第1个周期生成的偏振控制器需要执行的目标透过率矩阵为第2个周期偏振控制器需要执行的初始透过率矩阵；第2个周期生成的偏振控制器需要执行的目标透过率矩阵为第3个周期偏振控制器需要执行的初始透过率矩阵。
根据本发明的一些实施例，第i个周期包括第j个子周期、第j+1个子周期、第j+2个子周期、第j+3个子周期等，例如第1个周期，包括第1个子周期、第2个子周期、第3个子周期等。
根据本发明的一些实施例，偏振控制器以N个响应为子周期，监控系统响应率，例如，一个子周期为100个响应、200个响应、300个响应、400个响应、500个响应、600个响应等。
图3示出了根据本发明实施例量子秘钥分发系统获取第一目标参数值的流程图。
根据本发明的一些实施例，第一目标参数值包括第一参数值、第二参数值和第三参数值；如图3所示，分别获取偏振控制器工作在第i周期的不同子周期下的不同透过率矩阵时的第一目标参数值，包括操作S301~操作S306。
根据本发明的一些实施例，操作S301包括：获取第j子周期内的符合计数率和对应于不同单光子探测器的探测响应率/>、/>。
根据本发明的一些实施例，操作S302包括：根据符合计数率和两个探测响应率，生成第j子周期内的误码率参数和第一参数值。
根据本发明的一些实施例，操作S303包括：在误码率参数满足预设误码率阈值的情况下，根据偏振控制器的初始透过率矩阵和第一预设琼斯矩阵，生成第一透过率矩阵。
根据本发明的一些实施例，操作S304包括：在偏振控制器工作在第一透过率矩阵的情况下，根据第j+1子周期的符合计数率和对应于不同单光子探测器的探测响应率，生成第j+1子周期的第二参数值。
根据本发明的一些实施例，操作S305包括：根据偏振控制器的初始透过率矩阵和第二预设琼斯矩阵，生成第二透过率矩阵。
根据本发明的一些实施例，操作S306包括：在偏振控制器工作在第二透过率矩阵的情况下，根据第j+2子周期的符合计数率和多个探测响应率，生成第j+2子周期的第三参数值，其中，第i周期包括第j子周期、第j+1子周期和第j+2子周期。例如第1个周期包括第1个子周期、第2个子周期、第3个子周期。
根据本发明的一些实施例，误码率参数可表示为公式（1）；初始透过率矩阵为，第一预设琼斯矩阵为/>，第一透过率矩阵/>；第二预设琼斯矩阵为/>，第二透过率矩阵；第一目标参数值可表示为公式（2），第一目标参数值/>包括第一参数值/>、第二参数值/>和第三参数值/>；预设误码率阈值为/>。
（1）
（2）
其中，在第i周期时，偏振控制器工作在由第i-1周期确定的目标透过率矩阵下，此时若第i周期的误码率参数不满足预设误码率阈值，则不会生成第i周期的目标透过率矩阵，由此使得在第i+1周期中偏振控制器还是工作在由第i-1周期确定的目标透过率矩阵下，以此类推，若此后多个周期内误码率参数均不满足预设误码率阈值，则当前周期下的偏振控制器持续工作在历史周期内最后一次确定的目标透过率矩阵下。
根据本发明的一些实施例，在偏振控制器设置在发送端内或在偏振控制器设置在接收端的情况下，具体的实施步骤如下所示，包括操作S301~操作S306：
为方便描述，记两个已知的偏振控制器需要执行的第一预设琼斯矩阵和第二预设琼斯矩阵/>分别为，如公式（3）和（4）所示，其中公式（4）中的i为虚数单位。
（3）
（4）
记需要将MDI-QKD的X基误码率限制在以内。
在操作301中，对于每一次数据采集过程，记录探测器端两个长臂的单探测器响应率、/>和对应的符合计数率/>。
在操作302中，记执行本步骤前偏振控制器调制的初始透过率矩阵为。偏振控制器保持此调制的初始透过率矩阵/>，在正常执行QKD过程的同时，以N个响应为第j子周期，监控系统响应率/>、/>，直到误码率参数满足预设误码率阈值，如公式（5）所示，记录此时的第一参数值/>。
（5）
在操作303中，在误码率参数满足预设误码率阈值的情况下，根据偏振控制器的初始透过率矩阵和第一预设琼斯矩阵/>，生成第一透过率矩阵/>。
在操作304中，在偏振控制器工作在第一透过率矩阵的情况下，在正常执行QKD过程的同时，记录第j+1子周期内N个响应的数据，计算此时的第二参数值/>。
在操作305中，在误码率参数满足预设误码率阈值的情况下，根据偏振控制器的初始透过率矩阵和第二预设琼斯矩阵/>，生成第二透过率矩阵/>。
在操作306中，在偏振控制器工作在第二透过率矩阵的情况下，在正常执行QKD过程的同时，记录第j+2子周期内N个响应的数据，计算此时的第三参数值/>。
根据本发明的实施例，其中，根据多个第一目标参数值，生成第i+1周期的目标透过率矩阵，包括：根据第一参数值、第二参数值和第三参数值，生成第一变量值和第二变量值；根据第一变量值、第二变量值和初始透过率矩阵，生成第i+1周期的目标透过率矩阵。
根据本发明的一些实施例，根据第一参数值、第二参数值/>和第三参数值/>，计算第一变量值/>、第二变量值/>。第一变量值可表示为公式（6），第二变量值可表示为公式（7）；根据第一变量值、第二变量值和初始透过率矩阵，生成第i+1周期的目标透过率矩阵，可表示为公式（8），其中/>为虚数单位。这就完成了偏振纠正，偏振控制器执行这个调制就能使得到达测量端的偏振相同。
根据本发明的一些实施例，目标透过率矩阵可以为第i+1周期的初始透过率矩阵，继续执行操作S301~操作S306。
（6）
（7）
（8）；
图4示出了根据本发明实施例的基于相位调制器与法拉第旋转器构建的偏振控制器的结构示意图；图5示出了根据本发明实施例的基于多个相位调制器构建的偏振控制器的结构示意图。
根据本发明的一些实施例，偏振控制器包括基于相位调制器与法拉第旋转器构建的偏振控制器或基于多个相位调制器构建的偏振控制器，如图4和图5所示。
根据本发明的一些实施例，目标透过率矩阵是通过如下方式生成的，包括步骤11~步骤17：
步骤11，针对第j子周期，在偏振控制器工作在包括多个第一初始子参数的初始透过率矩阵的情况下，若误码率参数满足预设误码率阈值，则根据符合计数率和两个探测响应率，生成第j子周期内的第一参数值；
步骤12，对偏振控制器的多个第一初始子参数进行调整，得到包括多个第一子参数的第一透过率矩阵；
步骤13，在偏振控制器工作在第一透过率矩阵的情况下，根据第j+1子周期的符合计数率和对应于不同单光子探测器的探测响应率，生成第j+1子周期的第二参数值；
步骤14，对偏振控制器的多个第一初始子参数进行二次调整，得到包括多个第二子参数的第二透过率矩阵；
步骤15，在偏振控制器工作在第二透过率矩阵的情况下，根据第j+2子周期的符合计数率和对应于不同单光子探测器的探测响应率，生成第j+2子周期的第三参数值；
步骤16，根据第一参数值、第二参数值和第三参数值，生成第三变量值和第四变量值；
步骤17，根据第三变量值、第四变量值和初始透过率矩阵，生成第i+1周期的目标透过率矩阵的多个目标子参数。
根据本发明的一些可替换的实施例，在偏振控制器设置在发送端内或在偏振控制器设置在接收端的情况下，其偏振控制器为法拉第旋转器加相位调制器组合的偏振控制器，如图4所示，该偏振控制器由相位调制器、偏振控制器环形器和法拉第旋转器组成，其中PM为相位调制器，PBS为偏振控制器，CIR为环形器，其中两个相位调制器PM的相位分别调整为、/>。该偏振控制器的偏振纠正具体的实施步骤如下所示，包括步骤21~步骤27：
步骤21，记偏振控制器的初始透过率矩阵为第一初始子参数/>、/>、/>，偏振控制器保持此初始透过率矩阵/>，在正常执行QKD过程的同时，以500个响应为第j子周期，监控系统响应率，直到误码率参数满足误码率阈值，即满足公式（5），记录第j子周期内的第一参数值/>。
步骤22，对第一初始子参数、/>、/>进行调整，得到包括多个第一子参数/>、、/>的第一透过率矩阵/>，偏振控制器工作在第一透过率矩阵可以表示为公式（9）、（10）、（11），其中/>为虚数单位。
（9）
（10）
（11）
步骤23，在正常执行QKD过程的同时，记录第j+1子周期内500个响应的数据，计算第j+1子周期的第二参数值。
步骤24，对第一初始子参数、/>、/>进行二次调整，得到包括多个第二子参数、/>、/>的第二透过率矩阵/>，偏振控制器工作在第二透过率矩阵/>可以表示为公式（12）、（13）、（14），其中/>为虚数单位。
（12）
（13）
（14）
步骤25，在正常执行QKD过程的同时，记录第j+2子周期内500个响应的数据，计算第j+2子周期的第三参数值。
步骤26，根据第一参数值、第二参数值/>和第三参数值/>，计算第三变量值、第四变量值/>，可表示为公式（15）和（16）。
（15）
（16）
步骤27，根据第三变量值、第四变量值/>和初始透过率矩阵/>，计算最终偏振控制器需要执行的偏振调制的目标透过率矩阵可表示为公式（17）、（18）、（19），其中/>为虚数单位。
（17）
（18）
（19）
这就完成了偏振纠正，偏振控制器执行这个调制就能使得到达测量端的偏振相同。执行完步骤27后，返回步骤21。
根据本发明的一些可替换的实施例，在偏振控制器设置在发送端内或在偏振控制器设置在接收端的情况下，其偏振控制器为多个相位调制器组合的偏振控制器，如图5所示，该偏振控制器由相位调制器、偏振控制器、环形器和固定偏振控制器组成，其中PM为相位调制器，PBS为偏振控制器，CIR为环形器，PC1和PC2为琼斯矩阵固定的固定偏振控制器。其中三个相位调制器PM的相位分别调整为、/>、/>，PC1和PC2的琼斯矩阵分别固定为和/>。采用这种偏振控制器，对于时间戳-相位编码MDI-QKD，方法具体实施步骤如下，包括步骤31~步骤37：
步骤31，记偏振控制器的初始透过率矩阵为第一初始子参数/>、/>、/>，偏振控制器保持此初始透过率矩阵/>，在正常执行QKD过程的同时，以500个响应为第j子周期，监控系统响应率，直到误码率参数满足误码率阈值，即满足公式（5），记录第j子周期内的第一参数值/>。
步骤32，对第一初始子参数、/>、/>进行调整，得到包括多个第一子参数/>、、/>的第一透过率矩阵/>，偏振控制器工作在第一透过率矩阵/>可以表示为公式（20）、（21）、（22），其中/>为虚数单位。
（20）
（21）
（22）
步骤33，在正常执行QKD过程的同时，记录第j+1子周期内500个响应的数据，计算第j+1子周期的第二参数值。
步骤34，对第一初始子参数、/>、/>进行二次调整，得到包括多个第一子参数、/>、/>的第二透过率矩阵/>，偏振控制器工作在第二透过率矩阵/>可以表示为公式（23）、（24）、（25），其中/>为虚数单位。/>
（23）
（24）
（25）
步骤35，在正常执行QKD过程的同时，记录第j+2子周期内500个响应的数据。计算第j+2子周期的第三参数值。
步骤36，根据第一参数值、第二参数值/>和第三参数值/>，计算第三变量值、第四变量值/>，如公式（15）和（16）所示。
步骤37，根据第三变量值、第四变量值/>和初始透过率矩阵/>，计算最终偏振控制器需要执行的偏振调制的目标透过率矩阵可表示为公式（26）、（27）、（28），其中/>为虚数单位。
（26）/>
（27）
（28）
这就完成了偏振纠正，偏振控制器执行这个调制就能使得到达测量端的偏振相同。
执行完步骤37后，返回步骤31。
根据本发明的一些实施例，在偏振控制器设置在测量端的情况下，测量端主体的输入端和输出端分别与一个偏振控制器连接。
根据本发明的一些实施例，目标透过率矩阵是通过如下方式生成的：分别获取两个偏振控制器工作在第i周期的不同子周期下的不同透过率矩阵时的多个第二目标参数值，其中，不同透过率矩阵是根据初始透过率矩阵和预设琼斯矩阵确定的，所述第i周期包括若干个子周期；根据多个第二目标参数值，生成多个中间参数；根据多个中间参数和多个第二目标参数值，生成多个目标变量值和目标相位；根据多个目标变量值和目标相位，分别生成第i+1周期的用于两个偏振控制器的目标透过率矩阵。
根据本发明的一些实施例，偏振控制器通过设置不同的透过率矩阵对光的偏振进行调制。
根据本发明的一些实施例，不同透过率矩阵由初始透过率矩阵和预设琼斯矩阵共同确定。
根据本发明的一些实施例，一个周期表示偏振控制器需要执行的调制由初始透过率矩阵生成目标透过率矩阵的过程，第i个周期生成的偏振控制器需要执行的目标透过率矩阵为第i+1周期的偏振控制器需要执行的初始透过率矩阵，例如，第1个周期生成的偏振控制器需要执行的目标透过率矩阵为第2个周期偏振控制器需要执行的初始透过率矩阵；第2个周期生成的偏振控制器需要执行的目标透过率矩阵为第3个周期偏振控制器需要执行的初始透过率矩阵。
根据本发明的一些实施例，第i个周期，包括第j个子周期，第j+1个子周期，第j+2个子周期，第j+3个子周期等，例如第1个周期，包括第1个子周期，第2个子周期，第3个子周期等。
根据本发明的一些实施例，多个中间参数分别由多个第二目标参数值组成，可表示为公式（29）、（30）、（31）；多个目标变量值分别由多个中间参数组成，可表示为公式（32）、（33）、（34）；目标相位多个目标变量值计算获得，可表示为公式（35）。
（29）
（30）
（31）
（32）
（33）
（34）
（35）
图6示出了根据本发明另一种实施例量子秘钥分发系统获取第二目标参数值的流程图。
根据本发明的一些实施例，第二目标参数值包括第四参数值、第五参数值和第六参数值。
根据本发明的一些实施例，分别获取两个偏振控制器工作在第i周期的不同子周期下的不同透过率矩阵时的多个第二目标参数值，所述第i周期包括若干个子周期，如图6所示，包括：操作S601~操作S606。
根据本发明的一些实施例，操作601包括：获取第j子周期内的符合计数率和对应于不同单光子探测器的探测响应率。
根据本发明的一些实施例，操作602包括：根据符合计数率和两个探测响应率，生成第j子周期内的误码率参数和第四参数值。
根据本发明的一些实施例，操作603包括：在误码率参数满足预设误码率阈值的情况下，根据两个偏振控制器的初始透过率矩阵和第三预设琼斯矩阵，生成一个偏振控制器的第三透过率矩阵。
根据本发明的一些实施例，操作604包括：在一个偏振控制器工作在第三透过率矩阵的情况下，根据第j+1子周期的符合计数率和对应于不同单光子探测器的探测响应率，生成第j+1子周期的第五参数值。
根据本发明的一些实施例，操作605包括：根据一个偏振控制器的初始透过率矩阵和第四预设琼斯矩阵，生成一个偏振控制器的第四透过率矩阵。
根据本发明的一些实施例，操作606包括：在一个偏振控制器的工作在第四透过率矩阵的情况下，根据第j+2子周期的符合计数率和多个探测响应率，生成第j+2子周期的第六参数值。
在一种可替换的实施例中，在偏振控制器设置在测量端的情况下，具体的实施步骤如下所示，包括操作S601~操作S606：
为方便描述，记两个已知的偏振控制器需要执行的第一预设琼斯矩阵和第二预设琼斯矩阵/>分别为，如公式（36）和（37）所示，其中/>为虚数单位。
（36）
（37）
在操作601中，对于每一次数据采集过程，记录第j子周期内探测器端两个长臂的单探测器响应率、/>和对应的符合计数率/>。
在操作602中，记执行本步骤前偏振控制器调制的初始透过率矩阵为、/>。偏振控制器保持此调制的初始透过率矩阵/>、/>，在正常执行QKD过程的同时，以N个响应为第j子周期，监控系统响应率/>、/>，直到误码率参数满足预设误码率阈值，如公式（5）所示，记录此时的第四参数值/>。
在操作603中，在误码率参数满足预设误码率阈值的情况下，根据偏振控制器的初始透过率矩阵和第三预设琼斯矩阵/>，生成第三透过率矩阵/>。
在操作604中，在一个偏振控制器工作在第三透过率矩阵，另一个偏振控制器调制不变的情况下，在正常执行QKD过程的同时，记录第j+1子周期内N个响应的数据，计算此时的第五参数值/>。
在操作605中，在误码率参数满足预设误码率阈值的情况下，根据偏振控制器的初始透过率矩阵和第四预设琼斯矩阵/>，生成第四透过率矩阵/>。
在操作606中，在偏振控制器工作在第四透过率矩阵的情况下，在正常执行QKD过程的同时，记录第j+2子周期内N个响应的数据，计算此时的第六参数值/>。
根据本发明的一些实施例，目标变量值包括第五变量值、第六变量值和第七变量值。
根据本发明的一些实施例，根据多个中间参数和多个第二目标参数值，生成多个目标变量值和目标相位，包括：根据多个中间参数，生成第五变量值、第六变量值和第七变量值；根据第五变量值、第六变量值和第七变量值，分别得到两个偏振控制器的第五透过率矩阵，在两个偏振控制器的分别工作在对应的第五透过率矩阵的情况下，根据第j+3子周期的符合计数率和多个探测响应率，生成第j+3子周期的第七参数值，其中，第i周期包括第j子周期、第j+1子周期、第j+2子周期和第j+3子周期；根据第五变量值、第六变量值和第七参数值，生成目标相位。
根据本发明的一些实施例，将获得的多个第二目标参数值，即第四参数值、第五参数值/>和第六参数值/>，代入公式（29）、（30）、（31）计算得到多个中间参数/>、/>、/>；再将计算获得的多个中间参数的值代入公式（32）、（33）、（34）中计算得到多个目标变量值、/>、/>；将多个目标变量值代入公式（35）中计算得到目标相位/>。
根据本发明的一些实施例，目标变量值包括第五变量值、第六变量值和第七变量值。
根据本发明的一些实施例，根据多个目标变量值和目标相位，分别生成第i+1周期的用于两个偏振控制器的目标透过率矩阵，包括：根据第五变量值、第六变量值、第七变量值和目标相位，分别生成第i+1周期的用于两个偏振控制器的目标透过率矩阵。
根据本发明的一些实施例，根据第五变量值、第六变量值/>和第七变量值/>，得到两个偏振控制器的第五透过率矩阵分别可表示为公式（38）和（39），其中/>为虚数单位。
（38）
（39）
根据本发明的一些实施例，在两个偏振控制器分别工作在对应的所述第五透过率矩阵的情况下，记录第j+3子周期内N个响应的数据，计算此时的第七参数值。
根据本发明的一些实施例，根据第五变量值、第六变量值/>和第七参数值/>，计算得到目标相位/>。
根据本发明的一些实施例，根据多个目标变量值，即第五变量值、第六变量值和第七变量值/>和目标相位/>，计算最终偏振控制器需要执行的偏振调制的目标透过率矩阵可以被表示为公式（40）、（41），其中/>为虚数单位。这就完成了偏振纠正，两个偏振控制器各自执行这个调制就能使得到达测量端的偏振相同。
（40）
（41）
这就完成了偏振纠正，两个偏振控制器各自执行这个调制就能使得到达测量端的偏振相同。
根据本发明的一些实施例，目标透过率矩阵、/>可以为第i+1周期的初始透过率矩阵，继续执行操作S601~操作S606。
图4示出了根据本发明实施例的基于相位调制器与法拉第旋转器构建的偏振控制器的结构示意图；图5示出了根据本发明实施例的基于多个相位调制器构建的偏振控制器的结构示意图。
根据本发明的一些实施例，偏振控制器包括基于相位调制器与法拉第旋转器构建的偏振控制器或基于多个相位调制器构建的偏振控制器，如图4和图5所示。
根据本发明的一些实施例，目标透过率矩阵是通过如下方式生成的，包括步骤401~步骤410：
步骤401，针对第j子周期，在两个偏振控制器分别工作在包括多个第二初始子参数的初始透过率矩阵的情况下，若误码率参数满足预设误码率阈值，则根据符合计数率和两个探测响应率，生成第j子周期内的第四参数值。
步骤402，对一个偏振控制器的多个第二初始子参数进行调整，得到包括多个第三子参数的第三透过率矩阵。
步骤403，在偏振控制器工作在第三透过率矩阵的情况下，根据第j+1子周期的符合计数率和对应于不同单光子探测器的探测响应率，生成第j+1子周期的第五参数值。
步骤404，对一个偏振控制器的多个第二初始子参数进行二次调整，得到包括多个第四子参数的第四透过率矩阵。
步骤405，在偏振控制器工作在第四透过率矩阵的情况下，根据第j+2子周期的符合计数率和对应于不同单光子探测器的探测响应率，生成第j+2子周期的第六参数值。
步骤406，根据第四参数值、第五参数值和第六参数值，生成多个中间参数。
步骤407，根据多个中间参数，生成第五变量值、第六变量值和第七变量值。
步骤408，根据第五变量值、第六变量值和第七变量值，分别得到两个偏振控制器的第五透过率矩阵，在两个偏振控制器的分别工作在对应的第五透过率矩阵的情况下，根据第j+3子周期的符合计数率和多个探测响应率，生成第j+3子周期的第七参数值，其中，第i周期包括第j子周期、第j+1子周期、第j+2子周期和第j+3子周期。
步骤409，根据第五变量值、第六变量值和第七参数值，生成目标相位。
步骤410，根据第五变量值、第六变量值、第七变量值和目标相位，分别生成第i+1周期的用于两个偏振控制器的目标透过率矩阵。
在一种可替换的实施例中，在偏振控制器设置在测量端的情况下，其偏振控制器为法拉第旋转器加相位调制器组合的偏振控制器，如图4所示，该偏振控制器由相位调制器、偏振控制器环形器和法拉第旋转器组成，其中PM为相位调制器，PBS为偏振控制器，CIR为环形器，其中两个相位调制器PM的相位分别调整为、/>。该偏振控制器进行偏振纠正具体的实施步骤如下所示，包括步骤501~步骤510：
步骤501，第j子周期，在两个偏振控制器分别工作在第二初始子参数、/>、和/>、/>、/>的初始透过率矩阵的情况下，在正常执行QKD过程的同时，以500个响应为第j子周期，监控系统响应率，直到误码率参数满足误码率阈值，即满足公式（5），记录第j子周期内的第四参数值/>。
步骤502，对偏振控制器1的多个第二初始子参数、/>、/>进行调整，调整后得到包括多个第三子参数的第三透过率矩阵，可表示为公式（42）、（43）、（44），而偏振控制器2调制不变，可表示为公式（45）、（46）、（47）。
（42）
（43）
（44）
（45）
（46）
（47）/>
步骤503，在正常执行QKD过程的同时，记录第j+1子周期内500个响应的数据，计算第j+1子周期的第五参数值。
步骤504，对偏振控制器1的多个第二初始子参数、/>、/>进行二次调整，调整后得到包括多个第四子参数的第四透过率矩阵，其中/>、/>仍为公式（42）、（44），/>调整后可表示为公式（48），而偏振控制器2的调制保持不变，仍为公式（45）、（46）、（47）。
（48）
步骤505，在正常执行QKD过程的同时，记录第j+2子周期内500个响应的数据，计算第j+2子周期的第六参数值。
步骤506，根据第四参数值、第五参数值/>和第六参数值/>，计算多个中间参数。
步骤507，根据多个中间参数，计算第五变量值、第六变量值/>、第七变量值/>。
步骤508，对偏振控制器1的多个第二初始子参数、/>、/>进行第三次调整，调整后得到包括多个第五子参数的第五透过率矩阵，其中/>仍为公式（42），/>、/>调整后可表示为公式（49）、（50）；对偏振控制器2的多个第二初始子参数/>、/>、/>进行调整，调整后得到包括多个第五子参数的第五透过率矩阵，可表示为公式（51）、（52）、（53），其中/>为虚数单位。在两个偏振控制器分别工作在第五透过率矩阵的情况下，记录第j+3子周期内500个响应的数据，计算此时第七参数值/>。
（49）
（50）
（51）
（52）
（53）/>
步骤509，根据第五变量值、第六变量值/>和第七参数值/>，计算三个中间变量，可表示为公式（54）、（55）、（56）；进而计算目标相位/>，目标相位/>可表示为公式（57）。
（54）
（55）
（56）
（57）
步骤510，根据第五变量值、第六变量值/>、第七变量值/>和目标相位/>，计算最终两个偏振控制器需要执行的偏振调制的目标透过率矩阵可分别表示为公式（58）、（59）、（60）和（61）、（62）、（63），其中/>为虚数单位。
（58）
（59）
（60）
（61）/>
（62）
（63）
这就完成了偏振纠正，两个偏振控制器各自执行这个调制就能使得到达测量端的偏振相同。
执行完步骤510后，返回步骤501。
根据本发明的一些可替换的实施例中，在偏振控制器设置测量端的情况下，其偏振控制器为多个相位调制器组合的偏振控制器，如图5所示，该偏振控制器由相位调制器、偏振控制器、环形器和固定偏振控制器组成，其中PM为相位调制器，PBS为偏振控制器，CIR为环形器，PC1和PC2为琼斯矩阵固定的固定偏振控制器。其中三个相位调制器PM的相位分别调整为、/>、/>，PC1和PC2的琼斯矩阵分别固定为/>和/>。采用这种偏振控制器，对于时间戳-相位编码MDI-QKD，方法具体实施步骤如下，包括步骤601~步骤610：
步骤601，第j子周期，在两个偏振控制器分别工作在第二初始子参数、/>、和/>、/>、/>的初始透过率矩阵的情况下，在正常执行QKD过程的同时，以500个响应为第j子周期，监控系统响应率，直到误码率参数满足误码率阈值，即满足公式（5），记录第j子周期内的第四参数值/>。
步骤602，对偏振控制器1的多个第二初始子参数、/>、/>进行调整，调整后得到包括多个第三子参数的第三透过率矩阵，可表示为公式（64）、（65）、（66），而偏振控制器2调制不变，可表示为公式（67）、（68）、（69）。
（64）
（65）
（66）
（67）
（68）
（69）
步骤603，在正常执行QKD过程的同时，记录第j+1子周期内500个响应的数据，计算第j+1子周期的第五参数值。
步骤604，对偏振控制器1的多个第二初始子参数、/>、/>进行二次调整，其中/>、/>仍为公式（64）、（65），/>调整后可表示为公式（70）；而偏振控制器2的调制保持不变，仍为公式（67）、（68）、（69）。
（70）
步骤605，在正常执行QKD过程的同时，记录第j+2子周期内500个响应的数据，计算第j+2子周期的第六参数值。
步骤606，根据第四参数值、第五参数值/>和第六参数值/>，计算多个中间参数。
步骤607，根据多个中间参数，计算第五变量值、第六变量值/>、第七变量值/>。
步骤608，对偏振控制器1的多个第二初始子参数、/>、/>进行第三次调整，其中/>仍为公式（64），/>、/>调整后可表示为公式（71）、（72）；偏振控制器2的调整可表示为公式（73）、（74）、（75），其中/>为虚数单位。在正常执行QKD过程的同时，记录第j+3子周期内500个响应的数据，计算此时第七参数值/>。
（71）
（72）
（73）
（74）
（75）
步骤609，根据第五变量值、第六变量值/>和第七参数值/>，计算三个中间变量，进而计算目标相位/>。
步骤610，根据第五变量值、第六变量值/>、第七变量值/>和目标相位/>，计算最终两个偏振控制器需要执行的偏振调制的目标透过率矩阵可分别表示为公式（76）、（77）、（78）和（79）、（80）、（81），其中/>为虚数单位。/>
（76）
（77）
（78）
（79）
（80）
（81）
这就完成了偏振纠正，两个偏振控制器各自执行这个调制就能使得到达测量端的偏振相同。执行完步骤610后，返回步骤601。
以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。

Claims (9)

1.一种量子密钥分发系统，其特征在于，包括：
发送端，用于生成量子光信号和接收探测结果；
测量端，包括：
分束器，用于根据所述量子光信号，生成两个测量光信号；
两个单光子探测器，两个所述单光子探测器用于生成向所述发送端和接收端公开的所述探测结果，其中，所述探测结果包括符合计数率和对应于不同所述单光子探测器的探测响应率；
所述接收端，用于接收所述探测结果；
其中，所述量子密钥分发系统还包括：
至少一个偏振控制器，设置于所述发送端、所述测量端或所述测量端内，所述偏振控制器利用基于所述探测结果确定的目标透过率矩阵对所述量子光信号或所述探测结果进行偏振处理，以得到偏振后的量子光信号或偏振后的探测结果；
在所述偏振控制器设置在所述发送端内的情况下，发送端主体的输出端与所述偏振控制器连接，或在所述偏振控制器设置在所述接收端的情况下，所述接收端主体的输入端与所述偏振控制器连接；
其中，所述目标透过率矩阵是通过如下方式生成的：
分别获取所述偏振控制器工作在第i周期的不同子周期下的不同透过率矩阵时的第一目标参数值，其中，所述不同透过率矩阵是根据初始透过率矩阵和预设琼斯矩阵确定的，所述第i周期包括若干个子周期；
根据多个所述第一目标参数值，生成第i+1周期的所述目标透过率矩阵。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一目标参数值包括第一参数值、第二参数值和第三参数值；
其中，分别获取所述偏振控制器工作在第i周期的不同子周期下的不同透过率矩阵时的第一目标参数值，包括：
获取第j子周期内的所述符合计数率和对应于不同所述单光子探测器的探测响应率；
根据所述符合计数率和两个所述探测响应率，生成第j子周期内的误码率参数和所述第一参数值；
在所述误码率参数满足预设误码率阈值的情况下，根据所述偏振控制器的初始透过率矩阵和第一预设琼斯矩阵，生成第一透过率矩阵；
在所述偏振控制器工作在所述第一透过率矩阵的情况下，根据第j+1子周期的符合计数率和对应于不同所述单光子探测器的探测响应率，生成第j+1子周期的所述第二参数值；
根据所述偏振控制器的初始透过率矩阵和第二预设琼斯矩阵，生成第二透过率矩阵；
在所述偏振控制器工作在所述第二透过率矩阵的情况下，根据第j+2子周期的符合计数率和多个探测响应率，生成第j+2子周期的所述第三参数值，其中，第i周期包括所述第j子周期、所述第j+1子周期和所述第j+2子周期。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，根据多个所述第一目标参数值，生成第i+1周期的所述目标透过率矩阵，包括：
根据所述第一参数值、所述第二参数值和所述第三参数值，生成第一变量值和第二变量值；
根据所述第一变量值、第二变量值和所述初始透过率矩阵，生成第i+1周期的所述目标透过率矩阵。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述偏振控制器包括基于相位调制器与法拉第旋转器构建的偏振控制器或基于多个相位调制器构建的偏振控制器；
其中，所述目标透过率矩阵是通过如下方式生成的：
针对第j子周期，在所述偏振控制器工作在包括多个第一初始子参数的初始透过率矩阵的情况下，若所述误码率参数满足所述预设误码率阈值，则根据所述符合计数率和两个所述探测响应率，生成第j子周期内的所述第一参数值；
对所述偏振控制器的多个所述第一初始子参数进行调整，得到包括多个第一子参数的第一透过率矩阵；
在所述偏振控制器工作在所述第一透过率矩阵的情况下，根据第j+1子周期的符合计数率和对应于不同所述单光子探测器的探测响应率，生成第j+1子周期的所述第二参数值；
对所述偏振控制器的多个所述第一初始子参数进行二次调整，得到包括多个第二子参数的第二透过率矩阵；
在所述偏振控制器工作在所述第二透过率矩阵的情况下，根据第j+2子周期的符合计数率和对应于不同所述单光子探测器的探测响应率，生成第j+2子周期的所述第三参数值；
根据所述第一参数值、所述第二参数值和所述第三参数值，生成第三变量值和第四变量值；
根据所述第三变量值、第四变量值和所述初始透过率矩阵，生成第i+1周期的所述目标透过率矩阵的多个目标子参数。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述偏振控制器设置在所述测量端的情况下，测量端主体的输入端和输出端分别与一个所述偏振控制器连接；
其中，所述目标透过率矩阵是通过如下方式生成的：
分别获取两个所述偏振控制器工作在第i周期的不同子周期下的不同透过率矩阵时的多个第二目标参数值，其中，所述不同透过率矩阵是根据初始透过率矩阵和预设琼斯矩阵确定的，所述第i周期包括若干个子周期；
根据多个所述第二目标参数值，生成多个中间参数；
根据多个所述中间参数和多个所述第二目标参数值，生成多个目标变量值和目标相位；
根据多个所述目标变量值和所述目标相位，分别生成第i+1周期的用于两个偏振控制器的目标透过率矩阵。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二目标参数值包括第四参数值、第五参数值和第六参数值；
其中，分别获取两个所述偏振控制器工作在第i周期的不同子周期下的不同透过率矩阵时的多个第二目标参数值，包括：
获取第j子周期内的所述符合计数率和对应于不同所述单光子探测器的探测响应率；
根据所述符合计数率和两个所述探测响应率，生成第j子周期内的误码率参数和所述第四参数值；
在所述误码率参数满足预设误码率阈值的情况下，根据两个所述偏振控制器的初始透过率矩阵和第三预设琼斯矩阵，生成一个偏振控制器的第三透过率矩阵；
在一个所述偏振控制器工作在所述第三透过率矩阵的情况下，根据第j+1子周期的符合计数率和对应于不同所述单光子探测器的探测响应率，生成第j+1子周期的所述第五参数值；
根据所述一个偏振控制器的初始透过率矩阵和第四预设琼斯矩阵，生成所述一个偏振控制器的第四透过率矩阵；
在所述一个偏振控制器的工作在所述第四透过率矩阵的情况下，根据第j+2子周期的符合计数率和多个探测响应率，生成第j+2子周期的所述第六参数值。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，目标变量值包括第五变量值、第六变量值和第七变量值；
其中，根据多个所述中间参数和多个所述第二目标参数值，生成多个目标变量值和目标相位，包括：
根据多个所述中间参数，生成所述第五变量值、所述第六变量值和所述第七变量值；
根据所述第五变量值、第六变量值和第七变量值，分别得到两个所述偏振控制器的第五透过率矩阵，
在两个偏振控制器的分别工作在对应的所述第五透过率矩阵的情况下，根据第j+3子周期的符合计数率和多个探测响应率，生成第j+3子周期的第七参数值，其中，第i周期包括所述第j子周期、所述第j+1子周期、所述第j+2子周期和所述第j+3子周期；
根据所述第五变量值、第六变量值和所述第七参数值，生成所述目标相位。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述目标变量值包括第五变量值、第六变量值和第七变量值；
其中，根据多个所述目标变量值和所述目标相位，分别生成第i+1周期的用于两个偏振控制器的目标透过率矩阵，包括：
根据所述第五变量值、第六变量值、所述第七变量值和所述目标相位，分别生成第i+1周期的用于两个偏振控制器的目标透过率矩阵。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述偏振控制器包括基于相位调制器与法拉第旋转器构建的偏振控制器或基于多个相位调制器构建的偏振控制器；
其中，所述目标透过率矩阵是通过如下方式生成的：
针对第j子周期，在两个所述偏振控制器分别工作在包括多个第二初始子参数的初始透过率矩阵的情况下，若所述误码率参数满足所述预设误码率阈值，则根据所述符合计数率和两个所述探测响应率，生成第j子周期内的所述第四参数值；
对一个所述偏振控制器的多个所述第二初始子参数进行调整，得到包括多个第三子参数的第三透过率矩阵；
在所述偏振控制器工作在所述第三透过率矩阵的情况下，根据第j+1子周期的符合计数率和对应于不同所述单光子探测器的探测响应率，生成第j+1子周期的所述第五参数值；
对一个所述偏振控制器的多个所述第二初始子参数进行二次调整，得到包括多个第四子参数的第四透过率矩阵；
在所述偏振控制器工作在所述第四透过率矩阵的情况下，根据第j+2子周期的符合计数率和对应于不同所述单光子探测器的探测响应率，生成第j+2子周期的所述第六参数值；
根据所述第四参数值、所述第五参数值和所述第六参数值，生成多个所述中间参数；
根据多个所述中间参数，生成第五变量值、第六变量值和第七变量值；
根据所述第五变量值、第六变量值和第七变量值，分别得到两个所述偏振控制器的所述第五透过率矩阵，
在两个偏振控制器的分别工作在对应的所述第五透过率矩阵的情况下，根据第j+3子周期的符合计数率和多个探测响应率，生成第j+3子周期的所述第七参数值，其中，第i周期包括所述第j子周期、所述第j+1子周期、所述第j+2子周期和所述第j+3子周期；
根据所述第五变量值、第六变量值和所述第七参数值，生成目标相位；
根据所述第五变量值、第六变量值、所述第七变量值和所述目标相位，分别生成第i+1周期的用于两个偏振控制器的目标透过率矩阵。
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