[發明專利]一種適用于連續變量量子密鑰分發的寬信噪比變化的數據糾錯方法

在審

• 申請號: 201910578266.7
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110166241A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 王翔宇;周超;張一辰;喻松
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種適用于連續變量量子密鑰分發的寬信噪比變化的數據糾錯方法。該方法的具體實現步驟如下，步驟1：利用連續變量量子密鑰分發后處理的參數估計步驟估計出量子信道的實際信噪比r_real；步驟2：在r_real值附近選取一個固定的信噪比區間，并在該區間內等間隔選取若干信噪比點，利用經典最優化方法計算噴泉碼在這些信噪比點的度數分布；步驟3：根據這些點度數分布計算適用于該信噪比區間的度數分布；步驟4：根據實際信噪比選取區間內度數分布，利用其進行編碼和譯碼。根據本方法可在較大范圍內的各個信噪比點實現高效糾錯，適用于不同距離的連續變量量子密鑰分發系統。

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后處理中的一種寬信噪比變化的數據糾錯方法。根據本方法可在較大范圍內的各個信噪比點實現高效糾錯，提高數據協調的協調效率，從而提高系統安全碼率，適用于不同距離的連續變量量子密鑰分發系統。

背景技術

信息技術發展迅速讓人們更加重視信息安全。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加密算法受到了嚴峻的威脅。基于量子力學原理的量子加密，具有無條件安全性。其中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，不需要昂貴的單光子探測器設備，且可以與經典信道融合，具有非常大的實用優勢。

CV-QKD系統主要分為量子通信階段和經典通信階段。由于量子信道是一個實時變化的信道，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。經典通信過程即后處理過程可以使得合法通信雙方提取出無條件安全的密鑰。糾錯是后處理中非常重要的一步，但是在長距離CV-QKD中量子信號非常微弱，信噪比極低，糾錯難度極大。目前一種可以應用與CV-QKD系統的糾錯碼是噴泉碼(LT碼或Raptor碼)，噴泉碼本身具有無固定碼率的特點，信息傳輸前碼的碼率并不確定，而且發送端的編碼信息都是隨機產生的，接收端起初并不清楚編碼結構，其無固定碼率的特點使其可以不需要設計復雜度高的校驗矩陣，同時能達到較高協調效率。

在實際應用的CV-QKD系統中，不同的應用環境導致傳輸的數據信噪比不同，用于糾錯的噴泉碼度數分布個數就需要無限多個，不然很難適用于所有的實驗環境，而如果采用與實際信噪比并不匹配的度數分布進行編碼譯碼，也會降協調效率，從而降低系統安全碼率。因此，這就是本發明解決的一個主要問題，研究一種適用于連續變量量子密鑰分發的寬信噪比變化的數據糾錯方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于連續變量量子密鑰分發的寬信噪比變化的數據糾錯方法。根據本方法可在較大范圍內的各個信噪比點實現高效糾錯，從而提高系統安全碼率，適用于不同距離的連續變量量子密鑰分發系統。

1.本發明通過以下步驟實現上述方法：

步驟1：利用連續變量量子密鑰分發后處理的參數估計步驟估計出量子信道的實際信噪比r_real；

步驟2：在r_real值附近選取一個固定的信噪比區間，并在該區間內等間隔選取若干信噪比點，利用經典最優化方法計算噴泉碼在這些信噪比條件下的的度數分布；

步驟3：根據這些點度數分布計算適用于該信噪比區間的度數分布；

步驟4：利用新生成度數分布進行編碼和譯碼。

2.根據內容1所述的一種適用于連續變量量子密鑰分發的寬信噪比變化的數據糾錯方法，步驟2的具體步驟如下：