具体实施方式

下面，将参照附图来详细说明本发明的实施例。

图1示出了根据本发明的示例性实施例的用于提取雪崩信号的方法的流程图。图1所示的方法可作为算法运行在诸如，但不限于，量子通信系统的计算装置中。

参照图1，图1所示的方法可包括如下步骤。

在步骤101，可获取单光子探测器输出的APD信号，该APD信号可包括随着门控信号的上升沿而产生的上尖峰以及随着门控信号的下降沿而产生的下尖峰。

图2示出了根据本发明的示例性实施例的包括上尖峰P1和下尖峰P2的APD信号1020的示意图。

另外，即使在未加载偏置电压的情况下，APD信号1020也会随着门控信号1010的上升沿而产生上尖峰P1，并且随着门控信号1010的下降沿而产生下尖峰P2，并且上尖峰P1与下尖峰P2之间在延时位置上相差一个门控信号1010的门宽W1。

在步骤102，可确定APD信号中的上尖峰的延时位置，以通过门控信号的门宽来确定APD信号中的下尖峰的延时位置。

在一个示例中，可将符合门信号的门宽调整到最大，以按照预定步长自APD信号的上方向APD信号的下方逐步减小甄别阈值，并且针对每次减小的甄别阈值统计由于APD信号中的部分信号超过甄别阈值而产生的脉冲与符合门信号进行与运算所产生的脉冲计数，直到该脉冲计数从无到有为止；将符合门信号的门宽调整到最小，以按照预定步长自APD信号的左侧向APD信号的右侧逐步移动符合门信号，并且针对每次移动的符合门信号统计由于APD信号中的部分信号超过甄别阈值而产生的脉冲与符合门信号进行与运算所产生的脉冲计数，记录符合门信号在脉冲计数首次从无到有时的第一延时位置以及符合门信号在脉冲计数首次从有到无时的第二延时位置；将第一延时位置与第二延时位置之间的中点确定为APD信号中的上尖峰的延时位置。

下面，将参照图3和图4来详细地描述确定上尖峰的延时位置的处理过程。

图3示出了根据本发明的示例性实施例的用于确定APD信号1020中的上尖峰P1的延时位置的示意图。图4示出了根据本发明的示例性实施例的用于确定APD信号1020中的上尖峰P1的延时位置的另一示意图。

参照图3，可将符合门信号1040的门宽W2调整到最大，以使符合门信号1040的门宽W2大于门控信号1010的门宽W1并且包络门控信号1010的门宽W1。可将甄别阈值Threshold设定到幅值m0（诸如，但不限于，2200 mv），然后以预定步长（诸如，但不限于，5 mv）自APD信号1020的上方向APD信号1020的下方逐步减小甄别阈值Threshold，当甄别阈值Threshold从幅值m0减小到幅值m1时，APD信号1020中的部分信号首次超过甄别阈值Threshold，从而产生极窄的脉冲1030（如图4所示），脉冲1030通过与符合门信号1040进行与运算而产生脉冲1050计数，随着甄别阈值Threshold的减小，脉冲1050计数可由“0”变为“1”，该脉冲1050计数的变化表明甄别阈值Threshold接近或位于APD信号1020中的上尖峰P1的顶端。

参照图4，当甄别阈值Threshold接近APD信号1020中的上尖峰P1的顶端时，可将符合门信号1040设定到最小延时位置X0，并且将符合门信号1040的门宽W2调整到最小。在甄别阈值Threshold保持在幅值m1的情况下，可按照预定步长（诸如，但不限于，11 ps）自APD信号1020的左侧向APD信号1020的右侧逐步移动符合门信号1040，当符合门信号1040从延时位置X0移动到延时位置X1附近时，APD信号1020中的部分信号首次超过甄别阈值Threshold，从而产生极窄的脉冲1030，脉冲1030通过与符合门信号1040进行与运算而产生脉冲1050计数，随着符合门信号1040的移动，脉冲1050计数可在延时位置X1附近由“0”变为“1”，脉冲1050计数的变化表明符合门信号1040接近或位于上尖峰P1的左侧边界，与此同时，可记录符合门信号1040的延时位置X1。当符合门信号1040从延时位置X1移动到延时位置X2附近时，APD信号1020中的部分信号继续超过甄别阈值Threshold，并继续产生极窄的脉冲1030，脉冲1030通过与符合门信号1040进行与运算而产生脉冲1050计数，随着符合门信号1040的移动，脉冲1050计数可在延时位置X2附近由“1”变为“0”，脉冲1050计数的变化表明符合门信号1040接近或位于上尖峰P1的右侧边界，与此同时，可记录符合门信号1040的延时位置X2。接下来，可基于在幅值m1记录的一组延时位置X1和X2计算延时位置X1与延时位置X2之间的中点，以估算APD信号1020中的上尖峰P1的延时位置。此外，为了获得更为精确的上尖峰P1的延时位置，也可在幅值m1基础上以极小的裕量反复调节（增大或减小）甄别阈值Threshold，以获得在多个幅值记录的延时位置X1和延时位置X2，从而计算出多个延时位置X1与延时位置X2之间的中点，这些中点的平均值可被确定为APD信号1020中的上尖峰P1的延时位置。

进一步地，在确定APD信号1020中的上尖峰P1的延时位置之后，可将距离APD信号1020中的上尖峰P1的延时位置一个门控信号1010的门宽W1的延时位置确定为APD信号1020中的下尖峰P2的延时位置。

应当理解的是，尽管图3和图4示出了根据本发明的示例性实施例的用于确定APD信号中的上尖峰的延时位置的示意图，但是该示意图中所示出的示例仅仅是示意性的，本发明并不限于此。

再次返回图1，在步骤103，可移动符合门信号，以使符合门信号的下降沿的延时位置与APD信号中的下尖峰的延时位置对齐。

图5示出了根据本发明的示例性实施例的用于使符合门信号1040的下降沿的延时位置与APD信号1020中的下尖峰P2的延时位置对齐的示意图。

在步骤104，可将APD信号和甄别阈值之间的比较结果与符合门信号进行与运算，以从APD信号中提取出雪崩信号。

在一个示例中，甄别阈值可基于在未发生雪崩情况下的APD信号中的与下尖峰相邻的雪崩区段内的峰值而被确定。

在该示例中，可将符合门信号的门宽调整为与雪崩区段的时长相同，以按照预定步长自APD信号的上方向APD信号的下方逐步减小甄别阈值，并且针对每次减小的甄别阈值统计由于位于雪崩区段内的APD信号中的部分信号超过甄别阈值而产生的脉冲与符合门信号进行与运算所产生的脉冲计数，直到该脉冲计数从无到有为止。

图6示出了根据本发明的示例性实施例的基于在未发生雪崩情况下的APD信号中的与下尖峰相邻的雪崩区段Section内的峰值P3确定甄别阈值Threshold的示意图。

参照图6，在符合门信号1040的下降沿的延时位置与APD信号1020中的下尖峰P2的延时位置对齐的情况下，可将符合门信号1040的门宽W2调整为与雪崩区段Section的时长相同，以使符合门信号1040与雪崩区段Section重合。甄别阈值Threshold可设定到如前所述的幅值m0（诸如，但不限于，50 mv），然后以预定步长（诸如，但不限于，5 mv）自APD信号1020的上方向APD信号1020的下方逐步减小甄别阈值Threshold，当甄别阈值Threshold从幅值m0减小到幅值m2时，位于雪崩区段Section内的APD信号1020中的部分信号首次超过甄别阈值Threshold，从而产生极窄的脉冲1030，脉冲1030通过与符合门信号1040进行与运算而产生脉冲1050计数，随着甄别阈值Threshold的减小，脉冲1050计数可由“0”变为“1”，脉冲1050计数的变化表明甄别阈值Threshold接近或位于雪崩区段内的峰值P3。

应当理解的是，尽管图6示出了根据本发明的示例性实施例的基于在未发生雪崩情况下的APD信号中的与下尖峰相邻的雪崩区段section内的峰值P3确定甄别阈值Threshold的示意图，但是该示意图中所示出的示例仅仅是示意性的，本发明并不限于此。

另外，在示例中，门控信号和符合门信号均可与量子通信系统的编码时钟保持同步，这样可使得门控信号和符合门信号与量子通信系统中所传送的光脉冲同步，以为雪崩信号的提取提供可靠的甄别范围。

图7示出了根据本发明的示例性实施例的用于提取雪崩信号的装置的结构图。图8示出了根据本发明的示例性实施例的用于提取雪崩信号的装置的信号时序示意图。图7所示的装置可被集成在诸如，但不限于，量子通信系统的计算装置中。

参照图7，根据本发明的示例性实施例的用于提取雪崩信号的装置100至少可包括APD信号获取单元701、尖峰位置确定单元702、符合门调整单元703和甄别符合单元704。

在图7示出的装置中，APD信号获取单元701可被配置为获取单光子探测器输出的APD信号1020，APD信号可包括随着门控信号1010的上升沿而产生的上尖峰P1以及随着门控信号1010的下降沿而产生的下尖峰P2；尖峰位置确定单元702可被配置为确定APD信号1020中的上尖峰P1的延时位置，以通过门控信号1010的门宽W1来确定APD信号1020中的下尖峰P2的延时位置；符合门调整单元703可被配置为移动符合门信号1040，以使符合门信号1040的下降沿的延时位置与APD信号1020中的下尖峰P2的延时位置对齐；甄别符合单元704可被配置为将APD信号1020和甄别阈值Threshold之间的比较结果与符合门信号1040进行与运算，以从APD信号1020中提取出雪崩信号。

在图7所示的用于提取雪崩信号的装置100中，尖峰位置确定单元702可包括阈值扫描单元、符合门扫描单元和延时位置计算单元（未示出）。在该示例中，阈值扫描单元可被配置为将符合门信号1040的门宽调整到最大，以按照预定步长自APD信号1020的上方向APD信号1020的下方逐步减小甄别阈值，并且针对每次减小的甄别阈值统计由于APD信号1020中的部分信号超过甄别阈值Threshold而产生的脉冲1030与符合门信号1040进行与运算所产生的脉冲1050计数，直到脉冲1050计数从无到有为止；符合门扫描单元可被配置为将符合门信号1040的门宽调整到最小，以按照预定步长自APD信号1020的左侧向APD信号1020的右侧逐步移动符合门信号1040，并且针对每次移动的符合门信号统计由于APD信号1020中的部分信号超过甄别阈值Threshold而产生的脉冲1030与符合门信号1040进行与运算所产生的脉冲1050计数，记录符合门信号1040在脉冲1050计数首次从无到有时的第一延时位置以及符合门信号1040在脉冲1050计数首次从有到无时的第二延时位置；延时位置计算单元可被配置为将第一延时位置与第二延时位置之间的中点确定为APD信号1020中的上尖峰P1的延时位置。

在图7所示的用于提取雪崩信号的装置100中，甄别阈值Threshold可基于在未发生雪崩情况下的APD信号1020中的与下尖峰P2相邻的雪崩区段Section内的峰值P3而被确定。在示例中，阈值扫描单元可被进一步配置为将符合门信号1040的门宽W2调整为与雪崩区段Section的时长相同，以按照预定步长自APD信号1020的上方向APD信号1020的下方逐步减小甄别阈值Threshold，并且针对每次减小的甄别阈值Threshold统计由于APD信号1020中的部分信号超过甄别阈值Threshold而产生的脉冲1030与符合门信号1040进行与运算所产生的脉冲1050计数，直到脉冲1050计数从无到有为止。

可以看出，根据本发明的示例性实施例的用于提取雪崩信号的方法和装置不仅能够在不增加新投入（诸如，其他光学器件或电器件）的前提下从APD信号中提取出雪崩信号，而且能够有效地避免由门控信号引起的尖峰噪声对雪崩信号提取的影响，从而使得量子通信系统的成码率得到大幅度地提升。

根据本发明的示例性实施例还可提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有当被处理器执行时使得处理器执行根据本发明的用于提取雪崩信号的方法的计算机程序。该计算机可读记录介质是可存储由计算机系统读出的数据的任意数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括：只读存储器、随机存取存储器、只读光盘、磁带、软盘、光数据存储装置和载波（诸如经有线或无线传输路径通过互联网的数据传输）。

根据本发明的示例性实施例还可提供一种计算机装置。该计算机装置可包括处理器和存储器。存储器用于存储计算机程序。所述计算机程序被处理器执行使得处理器执行根据本发明的用于提取雪崩信号的方法的计算机程序。

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。