CN103199994B - 联合扫描的主动相位补偿方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种联合扫描的主动相位补偿方法及装置，具体为在Alice端加入一个中间环，中间环分别与Alice和Bob端的环进行干涉，扫描分别得到Alice端和Bob端的干涉曲线，从而获得相位调制器的相位漂移参数，再对Alice和Bob端分别进行主动相位补偿。在本发明中，Alice和Bob只需要分别进行一次扫描，缩短扫描时间，并提高了***的安全性。本发明还降低相位扫描的时间和复杂度并用于实现Alice和Bob端的独立扫描避免相位重映射攻击或边信道攻击。

Description

联合扫描的主动相位补偿方法及装置

技术领域

本发明涉及量子密钥分发领域，更具体地，涉及一种联合扫描的主动相位补偿方法及装置。

背景技术

相位漂移是相位编码的量子密钥分发(QKD)***固有的问题，是影响QKD***实用性能的重要因素之一。单相位扫描主动相位的补偿方案：假设Alice端的相位调制器加载的电压和所调制的相位是线性的，从而只扫描Bob端的干涉曲线。在实际器件中相位调制器加载的电压和所调制的相位并不是线性的，因此提出了四相位扫描法的主动相位补偿方案。但是四相位扫描法需要扫描Bob端的干涉曲线4次，增加了相位扫描的时间和复杂度，且需要Bob将扫描结果通过公共信道传输给Alice，这样Eve便能够获取相位扫描的信息，为实施相位重映射攻击或边信道攻击提供可能，引起相关的安全性问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明首先提出一种联合扫描的主动相位补偿方法，在提高***安全性的同时，缩短了扫描时间。

为了实现上述目的，其技术方案为：

一种联合扫描的主动相位补偿方法，在Alice端加入一个中间环，所述中间环为MZ干涉环或FM干涉环，中间环分别与Alice和Bob端的环进行干涉，扫描分别得到Alice端和Bob端的干涉曲线，从而获得相位调制器的相位漂移参数，再对Alice和Bob端分别进行主动相位补偿。

其中，在一定的时间范围内，中间环的相位差是恒定的，分别换取Alice和Bob端相对中间环的相位漂移，将Alice和Bob端的相位漂移与中间环作比较，得到Alice和Bob端的相位漂移参数。此时Alice端的相位扫描完全是在本地完成，不经过长程光纤，Eve不能获取任何关于Alice端相位扫描的信息或改变Alice端发送的量子态，在这个条件下，Alice端发出的量子态是两两正交的量子态，已知的相位重映射攻击则不能实施。

优选地，所述Alice端的扫描过程为：

S11.将Alice端相位调制器PMA的调相电压从Vmin以步长△V扫描到Vmax，Vmin为最小调相电压，Vmax为最大调相电压；

S12.在各个电压值Vi处等待N个同步脉冲，并对单光子探测器的计数进行累加，得到计数Ci，得到一组数据{Vi，Ci}，数据组{Vi，Ci}构成的曲线为Alice端的单光子干涉曲线；

S13.根据Alice端的单光子干涉曲线得到Alice端相位调制器的半波电压V_π,a以及加载0，π/2，π，3π/2相位时的电压V_a,0,V_a,π,

所述Bob端的扫描过程为：

S21.将Bob端相位调制器PMB的调相电压从V’min以步长△V扫描到V’max，V’min为最小调相电压，V’max为最大调相电压；

S22.在各个电压值V’i处等待M个同步脉冲，并对单光子探测器的计数进行累加，得到计数C’i，得到一组数据{V’i，C’i}，数据组{V’i，C’i}构成的曲线为Bob端的单光子干涉曲线；

S23.根据Bob端的单光子干涉曲线得到Bob端相位调制器的半波电压V_π,b以及加载0，π/2，π，3π/2相位时的电压V_b,0,V_b,π,

优选地，所述步骤S11中Vmin到Vmax至少覆盖2π的相位范围；所述步骤S21中V’min到V’max至少覆盖2π的相位范围。

优选地，所述Alice端主动相位补偿方式为：

Alice端的单光子干涉曲线中，选取相位差为π的点电压为参考电压V_ref,a，则：

其中，为中间环由长度差引起的固有相位差，为Alice端干涉环的固有相位差，则为随机的相位漂移；

Alice端的相位调制的调制电压工作点即为：

$\begin{array}{c}\left\{V_{a,0},V_{a,1},V_{a,2},V_{a,3}\right\}=\left\{V_{a,0},V_{a,\frac{\mathrm{\π}}{2}},V_{a,\mathrm{\π}},V_{a,\frac{3\mathrm{\π}}{2}}\right\}\\ =\left\{V_{ref,a}-V_{\mathrm{\π},a},V_{ref,a}-\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{\π},a},V_{ref,a}+\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{\π},a}\right\}\end{array}$

则Alice端相位调制器加载的电压为V_a,i时，相位差为：

所述Bob端主动相位补偿方式为：

Bob端的单光子干涉曲线中，选取相位差为π的点电压为参考电压V_ref,b，则

其中，为中间环由长度差引起的固有相位差，为Bob端干涉环的固有相位差，则为随机的相位漂移；

Bob端的相位调制的调制电压工作点即为：

$\begin{array}{c}\left\{V_{b,0},V_{b,1},V_{b,2},V_{b,3}\right\}=\left\{V_{b,0},V_{b,\frac{\mathrm{\π}}{2}},V_{b,\mathrm{\π}},V_{b,\frac{3\mathrm{\π}}{2}}\right\}\\ =\left\{V_{ref,b}-V_{\mathrm{\π},b},V_{ref,b}-\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{\π},b},V_{ref,b}+\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{\π},b}\right\}\end{array}$

则Bob端相位调制器加载的电压为V_b,j时，相位差为：

本发明还提出一种用于实现上述方法的补偿装置，用于实现自动补偿，降低相位扫描的时间和复杂度并用于实现Alice和Bob端的独立扫描避免相位重映射攻击或边信道攻击。

其具体实现方案如下：

一种应用于联合扫描的主动相位补偿方法的装置，包括Alice端和与Alice端连接的Bob端，在所述Alice端加入一个中间环，所述中间环为MZ干涉环或FM干涉环，所述中间环用于分别与Alice端和Bob端进行干涉，分别扫描得到Alice端和Bob端的干涉曲线，从而获得相位调制器的相位漂移参数，再对Alice和Bob端分别进行主动相位补偿。

优选地，所述联合扫描的主动相位补偿装置是基于双MZ***，所述中间环为MZ干涉环，

所述Alice端包括第一、二激光器、相位调制器PMA、延迟环DL1、隔离器ISO1、隔离器ISO2、耦合器C1—C2、单光子探测器SPD3和中间环；中间环包括耦合器C3、C4、延迟环DL3；

所述第一激光器通过耦合器C1分别接相位调制器PMA及延迟环DL1，相位调制器PMA及延迟环DL1并联连接，相位调制器PMA及延迟环DL1分别接接耦合器C2的两个输入端，耦合器C2的一输出端接耦合器C3的一输入端，耦合器C2的另一输出端接隔离器ISO1的输入端，隔离器ISO1的输出端接耦合器C3的一输出端，耦合器C3通过MZ干涉环接至耦合器C4，耦合器C4的一输出端接单光子探测器SPD3，耦合器C4的一输入端接隔离器ISO2的输出端，第二激光器接ISO2的输入端；

所述Bob端包括相位调制器PMB、延迟环DL2、耦合器C5、C6和单光子探测器SPD1、SPD2，耦合器C5的一输出端通过相位调制器PMB接耦合器C6的一输入端，耦合器C6的一输出端接单光子探测器SPD1；耦合器C5的另一输出端通过延迟环DL2接耦合器C6的另一输入端，耦合器C6的另一输出端接单光子探测器SPD2；

所述Alice端通过长程光纤与Bob端连接；长程光纤接隔离器ISO1的输出端。

Alice端的扫描过程：第一激光器发出的光脉冲通过耦合器C1，分成两个脉冲，一个走短路经过相位调制器PMA进入耦合器C2，一个走长路经过延迟环DL1进入C2，再一前一后进入C3，经过C3之后分为4个脉冲，分别通过中间环的长臂光纤和短臂光纤。4个脉冲中先走长臂光纤、后走短臂光纤的脉冲和先走短臂光纤、后走长臂光纤的脉冲在C4处干涉，由光子探测器SPD3探测单光子干涉曲线。

Bob端的扫描过程：第二激光器发出的光脉冲通过耦合器C4分成两个脉冲，通过中间环之后进入C3，一前一后进入长程光纤，到达Bob端经过耦合器C5分成4个，分别经过相位调制器PMB和延迟环DL2之后在耦合器C6处干涉，光子探测器由SPD1和SPD2进行密钥的探测。

优选地，所述联合扫描的主动相位补偿装置是基于双FM***，所述中间环为FM干涉环，

所述Alice端包括法拉第镜FM1—FM2、第一、二激光器、相位调制器PMA、耦合器BS1、环形器CIR1—CIR2、延迟环DL1、单光子探测器SPD和中间环，所述中间环包括延迟环DL2、耦合器BS2和法拉第镜FM3—FM4；

第一激光器发出的激光进入耦合器BS1分为两个脉冲，分别走长臂和短臂，由法拉第镜FM1和法拉第镜FM2反射回耦合器BS1的另外一端进入环形器CIR1的第一端口，由环形器CIR1的第二端口进入中间环，经过耦合器BS2后分为4个脉冲分别由法拉第镜FM3和法拉第镜FM4反射回耦合器BS2；先走长臂后走短臂和先走短臂后走长臂的两个脉冲在耦合器BS2处干涉，由单光子探测器SPD探测到单光子干涉曲线；，从而获得Alice端的相位漂移参数

所述Bob端包括法拉第镜FM5—FM6、相位调制器PMB、耦合器BS3、延迟环DL3、光子探测器SPD1和环形器CIR3，第二激光器发出的激光经过环形器CIR2进入耦合器BS2，分为两个脉冲分别走耦合器BS2的长臂和短臂，再由法拉第镜FM3和法拉第镜FM4反射回耦合器BS2一前一后进入环形器CIR1的第二端口，经过末端口进入长程光纤；由长程光纤进入Bob端环形器CIR3的第一端口，经过第二端口进入耦合器BS3分为4个脉冲，分别有法拉第镜FM5和法拉第镜FM6反射回耦合器BS3；同样，先走长臂后走短臂和先走短臂后走长臂的两个脉冲在耦合器BS3处干涉，由SPD1得到单光子干涉曲线，获取Bob端的相位漂移参数。

优选地，所述环形器为三端口开环环形器，即光路由第一端口输入则第二端口输出，第二端口输入则第三端口输出；所述末端口为第三端口。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过在Alice端增加一个干涉中间环来进行主动相位补偿。此方案较现有的主动补偿方案有以下提高：

1、Alice端和Bob端分别与中间环进行干涉，获得各自密钥分发的工作电压点，且Alice端的相位扫描过程完全在本地完成，避免了在公共信道中传输相位扫描结果，使得Eve不能获取相位扫描的信息，提高了***的安全性。

2、Alice端的相位扫描过程完全在本地完成，扫描过程中光子不经过长程光纤，避免了Eve在相位扫描过程中改变Alice发送的量子态，防御相位重映射攻击及其可能的变形。

3、Alice和Bob只需分别扫描一次，得到各自的干涉曲线即可得出各自的电压工作点，降低了扫描的复杂度，缩短了扫描的时间，这便意味着提高了信息的占空比。

4、只扫描一次的前提是假设相位调制器的调制曲线是线性的，在实际器件中，调制曲线并不是线性的。对于相位调制器调制曲线非线性的问题，可以分为两个方面来考虑。一方面是关于相位调制器调制曲线非线性的问题，虽然实际器件中调制曲线不可能做到完全线性，但目前常用的铌酸锂相位调制器的线性度已经能够满足QKD的要求，对于密钥分发的影响较小。另一方面是关于相位调制器半波电压随时间变化的问题。通过实验观察发现，相位调制器的半波电压在长时间使用之后会产生变化，影响加载相位的准确性。此方案中，Alice和Bob端相位调制器的半波电压都是通过扫描结果得到，实时地反映了相位调制器的半波电压，因此很好的解决了半波电压发生变化的问题。

附图说明

图1为本发明应用于双MZ***中Alice端的扫描示意图。

图2为本发明应用于双MZ***中Bob端结构示意图。

图3为本发明应用于FM***的Alice端结构示意图。

图4为FM***的Bob端的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例一

如图1、2所示，为本发明在双MZ***中应用时Alice端的扫描示意图；在Alice端加入一个中间环，由它分别和Alice和Bob端的环干涉，得出Alice和Bob端相位调制器的相位漂移参数，然后分别进行补偿。所述Alice端包括第一、二激光器、相位调制器PMA、延迟环DL1、隔离器ISO1、隔离器ISO2、耦合器C1—C2、单光子探测器SPD3和中间环；中间环包括耦合器C3、C4、延迟环DL3；

所述第一激光器通过耦合器C1分别接相位调制器PMA及延迟环DL1，相位调制器PMA及延迟环DL1并联连接，相位调制器PMA及延迟环DL1分别接接耦合器C2的两个输入端，耦合器C2的一输出端接耦合器C3的一输入端，耦合器C2的另一输出端接隔离器ISO1的输入端，隔离器ISO1的输出端接耦合器C3的一输出端，耦合器C3通过MZ干涉环接至耦合器C4，耦合器C4的一输出端接单光子探测器SPD3，耦合器C4的一输入端接隔离器ISO2的输出端，第二激光器接ISO2的输入端；

所述Bob端包括相位调制器PMB、延迟环DL2、耦合器C5、C6和单光子探测器SPD1、SPD2，耦合器C5的一输出端通过相位调制器PMB接耦合器C6的一输入端，耦合器C6的一输出端接单光子探测器SPD1；耦合器C5的另一输出端通过延迟环DL2接耦合器C6的另一输入端，耦合器C6的另一输出端接单光子探测器SPD2；

所述Alice端通过长程光纤与Bob端连接；长程光纤接隔离器ISO1的输出端。

假设在一定的时间范围内，中间环的相位差是恒定的那么Alice和Bob只需要分别与中间环做相位扫描。各自确定相位漂移的参数，那么干涉时的相位差，则由Alice和Bob端相位调制器加载的相位差决定。这样Alice端的相位扫描过程则完全在本地完成，不经过长程光纤，Eve不能获取任何关于Alice端相位扫描的信息或改变Alice端发送的量子态，在这个条件下，Alice端发出的量子态是两两正交的量子态，已知的相位重映射攻击则不能实施。

在本实施例的方案中Alice和Bob的扫描过程在间隔很近的时间内进行，并且此方案得到的结果不是每两个环的相位漂移，而是密钥分发的工作点，那么扫描得到的结果与第三个环的相位漂移是无关的。

下面以MZ***为例，具体描述其扫描与补偿的过程。

一、扫描的过程

Alice端的扫描过程如下：

1、将Alice端相位调制器PMA的调相电压从Vmin以步长△V扫描到Vmax，Vmin到Vmax至少要覆盖2π的相位范围。

2、在每一个电压值Vi处等待N个同步脉冲，并对单光子探测器的计数进行累加，得到计数Ci，得到一组数据{Vi，Ci}，这条曲线即为单光子干涉曲线。

3、根据曲线可以得到Alice端相位调制器的半波电压V_π,a以及加载0，π/2，π，3π/2相位时的电压V_a,0,V_a,π,

Bob端的扫描过程与Alice端类似，不同的是Bob扫描时，是从Alice端的laser2激光器发出的光，经过中间环之后进入长程光纤，然后再到Bob端进行干涉。经过上述1、2、3个步骤之后同样得到Bob端的干涉曲线，并得到Bob端相位调制器的半波电压V_π,b以及加载0，π/2，π，3π/2相位时的电压V_b,0,V_b,π,

二、相位漂移补偿

1、Alice端的主动相位补偿

两次扫描过程都会得到单光子的干涉曲线，以Alice端的扫描为例。单光子干涉曲线中，计数最大点对应的电压，与计数最小点的电压之差为补偿后Alice端相位调制器的半波电压V_π,a，选取相位差为π的点电压为参考电压V_ref,a，则有下式成立：

其中，为中间环由长度差引起的固有相位差，为Alice端干涉环的固有相位差，则为随机的相位漂移。

Alice端的相位调制的调制电压工作点即为：

$\begin{array}{c}\left\{V_{a,0},V_{a,1},V_{a,2},V_{a,3}\right\}=\left\{V_{a,0},V_{a,\frac{\mathrm{\π}}{2}},V_{a,\mathrm{\π}},V_{a,\frac{3\mathrm{\π}}{2}}\right\}\\ =\left\{V_{ref,a}-V_{\mathrm{\π},a},V_{ref,a}-\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{\π},a},V_{ref,a}+\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{\π},a}\right\}\end{array}$

则Alice端相位调制器加载的电压为V_a,i时，相位差为：

2、Bob端的主动相位补偿

同样选取相位差为π的点电压为参考电压V_ref,b，则

同理我们可以推导出Bob端的相位调制器的调制电压工作点：

$\begin{array}{c}\left\{V_{b,0},V_{b,1},V_{b,2},V_{b,3}\right\}=\left\{V_{b,0},V_{b,\frac{\mathrm{\π}}{2}},V_{b,\mathrm{\π}},V_{b,\frac{3\mathrm{\π}}{2}}\right\}\\ =\left\{V_{ref,b}-V_{\mathrm{\π},b},V_{ref,b}-\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{\π},b},V_{ref,b}+\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{\π},b}\right\}\end{array}$

则Bob端相位调制器加载的电压为V_b,j时，相位差为：

当假设在一定的时间范围内，中间环的固有相位差保持不变，且Alice和Bob端干涉环固有的相位差相等时，相位漂移得到补偿。

实施例二

如图3、4，Alice端包括法拉第镜FM1—FM2、第一、二激光器、相位调制器PMA、耦合器BS1—BS2、环形器CIR1—CIR2、延迟环DL1、单光子探测器SPD和中间环，所述中间环包括延迟环DL2和法拉第镜FM3—FM4；第一激光器发出的激光进入耦合器BS1分为两个脉冲，分别走长臂和短臂，由法拉第镜FM1和法拉第镜FM2反射回耦合器BS1的另外一端进入环形器CIR1的第一端口，由环形器CIR1的第二端口进入中间环，经过耦合器BS2后分为4个脉冲分别由法拉第镜FM3和法拉第镜FM4反射回耦合器BS2；先走长臂后走短臂和先走短臂后走长臂的两个脉冲在耦合器BS2处干涉，由单光子探测器SPD探测到单光子干涉曲线；，从而获得Alice端的相位漂移参数

所述Bob端包括法拉第镜FM5—FM6、相位调制器PMB、耦合器BS3、延迟环DL3、光子探测器SPD1、SPD2和环形器CIR3，第二激光器发出的激光经过环形器CIR2进入耦合器BS2，分为两个脉冲分别走耦合器BS2的长臂和短臂，再由法拉第镜FM3和法拉第镜FM4反射回耦合器BS2一前一后进入环形器CIR1的第二端口，经过末端口进入长程光纤；由长程光纤进入Bob端环形器CIR3的第一端口，经过第二端口进入耦合器BS3分为4个脉冲，分别有法拉第镜FM5和法拉第镜FM6反射回耦合器BS3；同样，先走长臂后走短臂和先走短臂后走长臂的两个脉冲在耦合器BS3处干涉，由SPD1或SPD2得到单光子干涉曲线，获取Bob端的相位漂移参数。

在本实施例中，环形器为三端口开环环形器，即光路由第一端口输入则第二端口输出，第二端口输入则第三端口输出；所述末端口为第三端口。

本发明在FM***中的扫描与补偿的过程与MZ***一致。

本发明所采用的联合扫描主动相位补偿方案有以下优势：

1、Alice和Bob只需要分别进行一次扫描，即可以得到相位漂移参数，缩短扫描时间，降低扫描的复杂度，提高了***的信息占空比。

2、在单相位和四相位扫描法中，Bob均需要将相位扫描的结果通过经典信道告知Alice，这样便给Eve从中获取相位信息的可能，导致其有机会影响或改变相位补偿的结果。在此方案中Alice和Bob的扫描结果完全由各自分别得到，他们之间的经典信息传输不会涉及相位扫描的结果，Eve则无法从公共信道中获取相位扫描的相关信息，从而提高了***的安全性。

3、Alice端的扫描完全在本地完成，窃听者不能获取任何关于Alice端相位扫描的信息或改变Alice发送的量子态。这样Alice端发出的4个量子态相互之间一定是两两正交，完全符合BB84协议的标准，已知的相位重映射攻击及其可能的变形便失去了其物理依据，所以便不能实施，因此，提高了***的安全性。

以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种联合扫描的主动相位补偿方法，其特征在于，在Alice端加入一个中间环，所述中间环为MZ干涉环或FM干涉环，中间环分别与Alice和Bob端的环进行干涉，扫描分别得到Alice端和Bob端的干涉曲线，从而获得相位调制器的相位漂移参数，再对Alice和Bob端分别进行主动相位补偿。

2.根据权利要求1所述的联合扫描的主动相位补偿方法，其特征在于，

所述Alice端的扫描过程为：

S11.将Alice端相位调制器PMA的调相电压从Vmin以步长△V扫描到Vmax，Vmin为最小调相电压，Vmax为最大调相电压；

S12.在各个电压值Vi处等待N个同步脉冲，并对单光子探测器的计数进行累加，得到计数Ci，得到一组数据{Vi，Ci}，数据组{Vi，Ci}构成的曲线为Alice端的单光子干涉曲线；

S13.根据Alice端的单光子干涉曲线得到Alice端相位调制器的半波电压V_π,a以及加载0，π/2，π，3π/2相位时的电压V_a,0,V_a,π,

所述Bob端的扫描过程为：

S21.将Bob端相位调制器PMB的调相电压从V’min以步长△V扫描到V’max，V’min为最小调相电压，V’max为最大调相电压；

S22.在各个电压值V’i处等待M个同步脉冲，并对单光子探测器的计数进行累加，得到计数C’i，得到一组数据{V’i，C’i}，数据组{V’i，C’i}构成的曲线为Bob端的单光子干涉曲线；

S23.根据Bob端的单光子干涉曲线得到Bob端相位调制器的半波电压V_π,b以及加载0，π/2，π，3π/2相位时的电压V_b,0,V_b,π,

3.根据权利要求2所述的联合扫描的主动相位补偿方法，其特征在于，所述步骤S11中Vmin到Vmax至少覆盖2π的相位范围；所述步骤S21中V’min到V’max至少覆盖2π的相位范围。

4.根据权利要求2或3所述的联合扫描的主动相位补偿方法，其特征在于，

所述Alice端主动相位补偿方式为：

Alice端的单光子干涉曲线中，选取相位差为π的点电压为参考电压V_ref,a，则：

其中，为中间环由长度差引起的固有相位差，为Alice端干涉环的固有相位差，则为随机的相位漂移；

Alice端的相位调制的调制电压工作点即为：

则Alice端相位调制器加载的电压为V_a,i时，相位差为：

其中i＝0，1，2，3；

所述Bob端主动相位补偿方式为：

Bob端的单光子干涉曲线中，选取相位差为π的点电压为参考电压V_ref,b，则

其中，为中间环由长度差引起的固有相位差，为Bob端干涉环的固有相位差，则为随机的相位漂移；

Bob端的相位调制的调制电压工作点即为：

则Bob端相位调制器加载的电压为V_b,j时，相位差为：

其中j＝0，1，2，3。

5.一种应用于联合扫描的主动相位补偿方法的装置，包括Alice端和与Alice端连接的Bob端，其特征在于，在所述Alice端加入一个中间环，所述中间环为MZ干涉环或FM干涉环，所述中间环用于分别与Alice端和Bob端进行干涉，分别扫描得到Alice端和Bob端的干涉曲线，从而获得相位调制器的相位漂移参数，再对Alice和Bob端分别进行主动相位补偿。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述联合扫描的主动相位补偿装置是基于双MZ***，所述中间环为MZ干涉环，

所述Alice端包括第一、二激光器、相位调制器PMA、延迟环DL1、隔离器ISO1、隔离器ISO2、耦合器C1—C2、单光子探测器SPD3和中间环；中间环包括耦合器C3、C4、延迟环DL3；

所述第一激光器通过耦合器C1分别接相位调制器PMA及延迟环DL1，相位调制器PMA及延迟环DL1并联连接，相位调制器PMA及延迟环DL1分别接接耦合器C2的两个输入端，耦合器C2的一输出端接耦合器C3的一输入端，耦合器C2的另一输出端接隔离器ISO1的输入端，隔离器ISO1的输出端接耦合器C3的一输出端，耦合器C3通过MZ干涉环接至耦合器C4，耦合器C4的一输出端接单光子探测器SPD3，耦合器C4的一输入端接隔离器ISO2的输出端，第二激光器接ISO2的输入端；

所述Bob端包括相位调制器PMB、延迟环DL2、耦合器C5、C6和单光子探测器SPD1、SPD2，耦合器C5的一输出端通过相位调制器PMB接耦合器C6的一输入端，耦合器C6的一输出端接单光子探测器SPD1；耦合器C5的另一输出端通过延迟环DL2接耦合器C6的另一输入端，耦合器C6的另一输出端接单光子探测器SPD2；

所述Alice端通过长程光纤与Bob端连接；长程光纤接隔离器ISO1的输出端。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述联合扫描的主动相位补偿装置是基于双FM***，所述中间环为FM干涉环，

所述Alice端包括法拉第镜FM1—FM2、第一、二激光器、相位调制器PMA、耦合器BS1、环形器CIR1—CIR2、延迟环DL1、单光子探测器SPD和中间环，所述中间环包括延迟环DL2、耦合器BS2和法拉第镜FM3—FM4；

所述第一激光器发出的激光进入耦合器BS1分为两个脉冲，分别走长臂和短臂，由法拉第镜FM1和法拉第镜FM2反射回耦合器BS1的另外一端进入环形器CIR1的第一端口，由环形器CIR1的第二端口进入中间环，经过耦合器BS2后分为4个脉冲分别由法拉第镜FM3和法拉第镜FM4反射回耦合器BS2；先走长臂后走短臂和先走短臂后走长臂的两个脉冲在耦合器BS2处干涉，由单光子探测器SPD探测到单光子干涉曲线；

所述Bob端包括法拉第镜FM5—FM6、相位调制器PMB、耦合器BS3、延迟环DL3、光子探测器SPD1和环形器CIR3，第二激光器发出的激光经过环形器CIR2进入耦合器BS2，分为两个脉冲分别走耦合器BS2的长臂和短臂，再由法拉第镜FM3和法拉第镜FM4反射回耦合器BS2一前一后进入环形器CIR1的第二端口，经过末端口进入长程光纤；由长程光纤进入Bob端环形器CIR3的第一端口，经过第二端口进入耦合器BS3分为4个脉冲，分别有法拉第镜FM5和法拉第镜FM6反射回耦合器BS3；同样，先走长臂后走短臂和先走短臂后走长臂的两个脉冲在耦合器BS3处干涉，由SPD1得到单光子干涉曲线。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述环形器为三端口开环环形器，即光路由第一端口输入则第二端口输出，第二端口输入则第三端口输出；所述末端口为第三端口。