实时偏振控制算法在非理想环境下的应用与优化

"非理想情况下的实时偏振控制算法，主要关注在量子密钥分发（QKD）系统中，特别是在基于偏振编码的BB84协议中的偏振控制问题。文章介绍了如何应对光纤链路波动和环境温度变化对偏振态的影响，通过分析电动偏振控制器（EPC）的性能，并引入旋转矩阵来描述偏振控制器的缪勒矩阵。作者提出了一种规避盲区的策略，并设计了一种新的实时偏振控制算法，该算法在局部控制时仅需两个控制自由度就能恢复和稳定偏振态，显著提升了控制效率。仿真结果显示该算法具有可行性。" 本文深入探讨了量子光学和量子光通信领域中的一个重要技术挑战——偏振控制。在BB84协议的QKD系统中，偏振控制对于确保信息安全至关重要。由于光纤链路的不稳定性和环境因素，偏振态会受到干扰，这对数据传输的准确性和安全性构成了威胁。电动偏振控制器（EPC）是解决这一问题的关键设备，但其性能受到多种因素的影响。 文章分析了EPC的性能特性，特别是它在实际操作中可能遇到的问题，如控制盲区。为了解决这些问题，研究者引入了旋转矩阵作为EPC的缪勒矩阵表示，这允许更精确地描述偏振控制器的行为。缪勒矩阵是描述偏振光学系统的重要数学工具，它包含了系统对入射光偏振状态的所有可能影响。 进一步，作者提出了一个创新的策略来规避EPC的控制盲区，设计出一种非理想的实时偏振控制算法。这个算法的核心在于，在局部控制过程中，只需调整两个自由度就能实现期望的偏振态转换，显著减少了控制复杂性，从而加快了偏振态的恢复和稳定速度。通过仿真，算法的有效性和实用性得到了验证。 这项工作为量子密钥分发系统的偏振控制提供了一个更为高效且适应性强的解决方案，对于提升QKD系统的整体性能和可靠性具有重要意义。同时，提出的算法和策略也为未来在类似复杂环境下的光学系统控制提供了有价值的参考。