[發(fā)明專利]一種用于量子密鑰分發(fā)的多矩陣自適應(yīng)譯碼裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910915801.3
• 申請(qǐng)日: 2019-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN110808828B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李揚(yáng);徐兵杰;楊杰;馬荔;黃偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第三十研究所
• 主分類號(hào): H04L9/08
• 分類號(hào): H04L9/08
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧世燕

本發(fā)明公開了一種用于量子密鑰分發(fā)的多矩陣自適應(yīng)譯碼裝置及方法，發(fā)送端包括依次連接的信號(hào)發(fā)送模塊A、數(shù)據(jù)后處理模塊A和密鑰存儲(chǔ)模塊A，接收端包括依次連接的信號(hào)探測模塊B、數(shù)據(jù)后處理模塊B和密鑰存儲(chǔ)模塊B；所述信號(hào)發(fā)送模塊A同時(shí)將信號(hào)發(fā)送給信號(hào)探測模塊B；所述數(shù)據(jù)后處理模塊A和數(shù)據(jù)后處理模塊B相互進(jìn)行信息交互并各自進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到密鑰，發(fā)送給各自的密鑰存儲(chǔ)模塊進(jìn)行保存。本發(fā)明可以依據(jù)通信數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)信噪比選擇最優(yōu)的糾錯(cuò)矩陣，并結(jié)合糾錯(cuò)矩陣的既定協(xié)調(diào)效率計(jì)算自適應(yīng)譯碼的參數(shù)，同時(shí)保障了糾錯(cuò)成功率和協(xié)調(diào)效率；本發(fā)明可以有效保證數(shù)據(jù)信噪比發(fā)生變化時(shí)CVQKD系統(tǒng)的性能，提升系統(tǒng)的魯棒性和自動(dòng)化水平。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于量子密鑰分發(fā)的多矩陣自適應(yīng)譯碼裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著量子計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，基于計(jì)算復(fù)雜度的經(jīng)典密碼體系面臨重大的安全隱患。量子密鑰分發(fā)(Quantum Key Distribution，QKD)是一種基于量子物理原理的密鑰分發(fā)系統(tǒng)，具有無條件安全性，引起了廣泛的關(guān)注與研究。連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)(ContinuousVariable Quantum Key Distribution,CV-QKD)采用光場的正則分量作為信息的載體，大部分器件與經(jīng)典相干光通信通用，與傳統(tǒng)光通信網(wǎng)絡(luò)兼容性好，是一種有極大發(fā)展前景的量子密鑰分發(fā)技術(shù)。

對(duì)于CV-QKD系統(tǒng)，微弱量子信號(hào)經(jīng)過長距離光纖傳輸后，信噪比非常低，導(dǎo)致密鑰分發(fā)的發(fā)送方和接收方的原始數(shù)據(jù)誤碼率非常高。為了實(shí)現(xiàn)接收方與發(fā)送方共享相同的密鑰，需要通過數(shù)據(jù)后處理進(jìn)行數(shù)據(jù)協(xié)商。

數(shù)據(jù)后處理中一個(gè)重要步驟是數(shù)據(jù)糾錯(cuò)。糾錯(cuò)矩陣的碼率選擇需要和信號(hào)的信噪比相匹配。如果糾錯(cuò)矩陣的碼率過高，可能導(dǎo)致無法完成數(shù)據(jù)糾錯(cuò)，使得本次量子密鑰分發(fā)過程無法生成安全密鑰。如果糾錯(cuò)矩陣的碼率過低，導(dǎo)致糾錯(cuò)效率低，雖然可以完成了數(shù)據(jù)糾錯(cuò)，但是在信息論的角度，量子密鑰分發(fā)的雙方的安全密鑰率非常低甚至沒有安全密鑰。

在實(shí)際的量子密鑰分發(fā)過程中，由于光纖鏈路變化，發(fā)送端和接收端器件的變化，導(dǎo)致數(shù)據(jù)鏈路的信噪比隨時(shí)間發(fā)生變化。常規(guī)的方案是采用打孔刪余等方案對(duì)糾錯(cuò)矩陣進(jìn)行修改，以適應(yīng)信噪比的變化。然而，對(duì)于連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，糾錯(cuò)難度非常大，一方面，基于刪余縮短的方案的適用范圍有限，另一方面，基于打孔刪余的方案會(huì)帶來誤幀率的提高。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種用于量子密鑰分發(fā)的多矩陣自適應(yīng)譯碼裝置及方法，可以依據(jù)通信數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)信噪比選擇最優(yōu)的糾錯(cuò)矩陣，并結(jié)合糾錯(cuò)矩陣的既定協(xié)調(diào)效率計(jì)算自適應(yīng)譯碼的參數(shù)，同時(shí)保障了糾錯(cuò)成功率和協(xié)調(diào)效率；本發(fā)明可以有效保證數(shù)據(jù)信噪比發(fā)生變化時(shí)CVQKD系統(tǒng)的性能，提升系統(tǒng)的魯棒性和自動(dòng)化水平。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種用于量子密鑰分發(fā)的多矩陣自適應(yīng)譯碼裝置，發(fā)送端包括依次連接的信號(hào)發(fā)送模塊A、數(shù)據(jù)后處理模塊A和密鑰存儲(chǔ)模塊A，接收端包括依次連接的信號(hào)探測模塊B、數(shù)據(jù)后處理模塊B和密鑰存儲(chǔ)模塊B；所述信號(hào)發(fā)送模塊A同時(shí)將信號(hào)發(fā)送給信號(hào)探測模塊B；所述數(shù)據(jù)后處理模塊A和數(shù)據(jù)后處理模塊B相互進(jìn)行信息交互并各自進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到密鑰，發(fā)送給各自的密鑰存儲(chǔ)模塊進(jìn)行保存。

本發(fā)明還提供了一種用于量子密鑰分發(fā)的多矩陣自適應(yīng)譯碼方法，包括如下步驟：

步驟一、發(fā)送端和接收端分別通過各自的基比對(duì)篩選單元獲得測量基相同的那部分?jǐn)?shù)據(jù)，并傳遞給各自的參數(shù)估計(jì)單元；

步驟二、接收端從測量基相同的那部分?jǐn)?shù)據(jù)中選出用以進(jìn)行參數(shù)估計(jì)的數(shù)據(jù)C’發(fā)送給發(fā)送端的參數(shù)估計(jì)單元；