[發明專利]一種用于連續變量量子密鑰分發系統中的多碼字并行譯碼方法

在審

• 申請號: 201810420123.9
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108712232A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 張一辰;王翔宇;喻松;郭弘
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L9/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種用于連續變量量子密鑰分發系統中的多碼字并行譯碼方法。它是一種適用于高速實時系統的多碼字并行譯碼方法。其實現步驟如下，步驟1：根據連續變量量子密鑰分發后處理糾錯碼的碼長和實現平臺的設備參數，計算得出可以并行譯碼的碼字數量；步驟2：協商雙方對所有原始數據重新排列，將每個碼字對應數據組合后組成新的序列；步驟3：根據重新排列后的數據，相應改變譯碼迭代順序，在實現平臺上對多個碼字進行并行譯碼。本發明中的方法可以大大降低譯碼過程中消息更新的延時，從而提高糾錯碼的譯碼速度，對連續變量量子密鑰分發系統的高速實時處理具有重要的意義。

技術領域

本發明涉及連續變量量子密鑰分發后處理關鍵技術領域，主要是應用于連續變量量子密鑰分發系統后處理中的一種多碼字并行譯碼方法。該方法尤其適用于高速實時系統，可以大大降低譯碼消息迭代的延時，提高譯碼速度，支持高速實時連續變量量子密鑰分發系統。

背景技術

信息安全是保障人身財產安全等的重要手段。隨著高性能計算機的發展，尤其是在不久的將來可能實現的量子霸權，傳統基于數學計算復雜度的經典密碼受到了巨大的挑戰。量子密碼是基于物理原理的，具有無條件安全性。連續變量量子密鑰分發(Continuous-variable Quantum Key Distribution，CV-QKD)是目前較為實用的一種量子信息技術。其可以直接用經典光通信器件，探測易于實現，且可以與經典信道融合，具有非常大的實用優勢。

后處理是CV-QKD系統中必不可少的一部分，可以使得合法通信雙方提取出無條件安全的密鑰。由于量子信道中存在損耗，噪聲等干擾，合法通信雙方的初始密鑰是不一致的。因此需要選擇某種糾錯碼，去除誤碼。數據協調是后處理中的關鍵技術之一，其主要作用是糾正雙方數據中的誤碼，保證密鑰的一致性。而后處理的速度對系統最終的安全碼率具有重要的作用。因此需要高速實時的后處理。

由于CV-QKD系統中數據的信噪比極低，糾錯難度極大。因此數據協調部分的計算復雜度非常高，耗時很長。而數據協調的核心是糾錯，因此提高糾錯速度，對于CV-QKD系統后處理的整體速度具有重要的意義。除了選擇處理速度較快的實現平臺外，實現方法對處理速度也有深遠的影響。并行譯碼可以大大提高糾錯效率，而多碼字并行譯碼可以更加充分的利用資源，有效降低譯碼延時。根據這一特點，可以設計一種高效的多碼字并行譯碼方法，該方法通過調整數據順序，改變譯碼結構，有效降低消息迭代更新的延時，實現高速譯碼。

綜上所述，為了實現高速實時的CV-QKD系統，設計一種應用于連續變量量子密鑰分發系統中的多碼字并行譯碼方法很有必要。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于連續變量量子密鑰分發系統中的多碼字并行譯碼方法。該方法通過對多個碼字重新排列，實現多碼字的并行譯碼，減少消息迭代延時，提高譯碼速率，支持高速實時CV-QKD系統。

本發明通過以下步驟實現上述方法：

步驟1：根據連續變量量子密鑰分發后處理糾錯碼的碼長和實現平臺的設備參數，計算得出可以并行譯碼的碼字數量；

步驟2：協商雙方對所有原始數據重新排列，將每個碼字對應數據組合后組成新的序列；

步驟3：根據重新排列后的數據，相應改變譯碼迭代順序，在實現平臺上對多個碼字進行并行譯碼。

步驟1的具體步驟如下：

步驟1A：根據連續變量量子密鑰分發系統后處理的要求，選擇相應的糾錯碼，并根據糾錯難易程度，確定糾錯碼碼長；

步驟1B：根據實現平臺的設備參數以及上一步得到的糾錯碼碼長，計算并行譯碼的碼字數量。實現平臺的設備參數主要包括設備的存儲容量等參數。

步驟3的具體步驟如下：