[發明專利]連續變量量子密鑰分發系統的秘密協商方法

在審

• 申請號: 201911031115.6
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110798312A
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 黃端;李伯鵬
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L1/00;H03M13/11
• 代理公司: 43001 長沙永星專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 周詠;米中業

1.一種連續變量量子密鑰分發系統的秘密協商方法，包括如下步驟：

S1.本地譯碼器協商；

S2.全局譯碼器協商。

2.根據權利要求1所述的連續變量量子密鑰分發系統的秘密協商方法，其特征在于步驟S1所述的本地譯碼器協商，具體為利用全局耦合低密度奇偶檢驗碼結構特性完成一級譯碼。

3.根據權利要求2所述的連續變量量子密鑰分發系統的秘密協商方法，其特征在于步驟S1所述的本地譯碼器協商，具體為采用如下步驟進行協商：

A.發送方將發送數據通過高斯信道發送到接收端；

B.接收端將數據和隨機秘鑰進行編譯，再將編譯的信息發送給發送端；

C.接收端和發送端將編譯的數據分為與本地譯碼器數量相同的子數據塊，并采用本地譯碼器對各個子數據塊進行譯碼；

D.接收端和發送端利用本地譯碼器中校驗矩陣的本地校驗節點對譯碼結果進行檢驗：

若檢驗結果正確，則譯碼結果為秘鑰序列，本次秘密協商完成；

若檢驗結果錯誤，則進行全局譯碼器協商。

4.根據權利要求2或3所述的連續變量量子密鑰分發系統的秘密協商方法，其特征在于步驟S2所述的全局譯碼器協商，具體為利用全局耦合低密度奇偶檢驗碼結構特性完成二級譯碼。

5.根據權利要求4所述的連續變量量子密鑰分發系統的秘密協商方法，其特征在于步驟S2所述的全局譯碼器協商，具體為采用如下步驟進行協商：

a.采用全局譯碼器對步驟C中譯碼錯誤的數據塊進行二次譯碼；

b.采用校驗矩陣中的全局校驗節點對步驟a的譯碼結果進行檢驗：

若檢驗結果正確，則譯碼結果為秘鑰序列，本次秘密協商完成；

若檢驗結果錯誤，則發送錯誤信息到發送端；本次秘密協商失敗。

6.根據權利要求5所述的連續變量量子密鑰分發系統的秘密協商方法，其特征在于采用置信傳播算法完成數據塊的譯碼和校驗。

7.根據權利要求6所述的連續變量量子密鑰分發系統的秘密協商方法，其特征在于采用如下方法構建譯碼過程中的全局耦合低密度奇偶檢驗碼：首先依靠基礎矩陣的結構特點，通過循環方法擴展為校驗矩陣；所述循環方法為：通過查閱基礎矩陣中的元素，當元素為零時，采用(q-1)*(q-1)維的零矩陣代替；當元素不為零時，采用(q-1)*(q-1)維的循環置換矩陣替換；q為非二進制域的質數的冪。

8.根據權利要求7所述的連續變量量子密鑰分發系統的秘密協商方法，其特征在于對譯碼結果進行檢驗，具體為采用如下步驟進行檢驗：

(1)采用如下算式進行初始化：

x_l＝0

式中x_l＝0表示表示接收到的數據中第x_l位的先驗概率為0；表示初始化為0的概率為P；初始化為1的概率為1-P；

(2)將校驗矩陣中的非零元素的行位置和列位置分別用兩個一維矩陣進行存儲；

(3)進行水平迭代：采用如下算式計算每個校驗節點傳遞到變量節點的消息L(r_n)：

式中tanh^-1()為tanh()函數的反函數；n'為第n'個變量節點；為中除去了位置N_(n)后剩余位置的集合；L(q_n')為q_n'校驗節點的信息；M_(n)為校驗矩陣中非零元素所在行的一維矩陣，N_(n)為校驗矩陣中非零元素所在列的一維矩陣；

(4)進行垂直迭代：采用如下算式計算每個變量節點傳遞到校驗節點的消息L(q_n)：

式中為初始化譯碼概率；L(r_n')為r_n'變量節點的消息在對數域的值；

(5)采用如下算式進行譯碼：

L(P_i)＝L(p_i)+L(r_n)

式中L(P_i)為P_i節點總的信息；L(p_i)為p_i的初始信息；L(r_n)為r_n節點的信息量；p_i為第p_i位；

若在設定條件下成立，則認定檢驗成功；

若在設定條件下不成立，則認定檢驗失敗，轉到步驟(3)重新進行循環迭代計算，直到滿足設定條件或者達到最大迭代次數，跳出循環迭代。