[发明专利]一种适用于连续变量量子密钥分发的宽信噪比变化的数据纠错方法

说明书

本发明涉及一种适用于连续变量量子密钥分发的宽信噪比变化的数据纠错方法。该方法的具体实现步骤如下，步骤1：利用连续变量量子密钥分发后处理的参数估计步骤估计出量子信道的实际信噪比r_real；步骤2：在r_real值附近选取一个固定的信噪比区间，并在该区间内等间隔选取若干信噪比点，利用经典最优化方法计算喷泉码在这些信噪比点的度数分布；步骤3：根据这些点度数分布计算适用于该信噪比区间的度数分布；步骤4：根据实际信噪比选取区间内度数分布，利用其进行编码和译码。根据本方法可在较大范围内的各个信噪比点实现高效纠错，适用于不同距离的连续变量量子密钥分发系统。

技术领域

本发明涉及连续变量量子密钥分发后处理关键技术领域，主要是应用于连续变量量子密钥分发后处理中的一种宽信噪比变化的数据纠错方法。根据本方法可在较大范围内的各个信噪比点实现高效纠错，提高数据协调的协调效率，从而提高系统安全码率，适用于不同距离的连续变量量子密钥分发系统。

背景技术

信息技术发展迅速让人们更加重视信息安全。随着高性能计算机的发展，尤其是在不久的将来可能实现的量子霸权，传统基于数学计算复杂度的经典加密算法受到了严峻的威胁。基于量子力学原理的量子加密，具有无条件安全性。其中连续变量量子密钥分发(Continuous-Variable Quantum Key Distribution，CV-QKD)是目前较为实用的一种量子信息技术，其可以直接用经典光通信器件，不需要昂贵的单光子探测器设备，且可以与经典信道融合，具有非常大的实用优势。

CV-QKD系统主要分为量子通信阶段和经典通信阶段。由于量子信道是一个实时变化的信道，信道中存在损耗、噪声等干扰，合法通信双方的初始密钥是不一致的。经典通信过程即后处理过程可以使得合法通信双方提取出无条件安全的密钥。纠错是后处理中非常重要的一步，但是在长距离CV-QKD中量子信号非常微弱，信噪比极低，纠错难度极大。目前一种可以应用与CV-QKD系统的纠错码是喷泉码(LT码或Raptor码)，喷泉码本身具有无固定码率的特点，信息传输前码的码率并不确定，而且发送端的编码信息都是随机产生的，接收端起初并不清楚编码结构，其无固定码率的特点使其可以不需要设计复杂度高的校验矩阵，同时能达到较高协调效率。

在实际应用的CV-QKD系统中，不同的应用环境导致传输的数据信噪比不同，用于纠错的喷泉码度数分布个数就需要无限多个，不然很难适用于所有的实验环境，而如果采用与实际信噪比并不匹配的度数分布进行编码译码，也会降协调效率，从而降低系统安全码率。因此，这就是本发明解决的一个主要问题，研究一种适用于连续变量量子密钥分发的宽信噪比变化的数据纠错方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于连续变量量子密钥分发的宽信噪比变化的数据纠错方法。根据本方法可在较大范围内的各个信噪比点实现高效纠错，从而提高系统安全码率，适用于不同距离的连续变量量子密钥分发系统。

1.本发明通过以下步骤实现上述方法：

步骤1：利用连续变量量子密钥分发后处理的参数估计步骤估计出量子信道的实际信噪比r_real；

步骤2：在r_real值附近选取一个固定的信噪比区间，并在该区间内等间隔选取若干信噪比点，利用经典最优化方法计算喷泉码在这些信噪比条件下的的度数分布；

步骤3：根据这些点度数分布计算适用于该信噪比区间的度数分布；

步骤4：利用新生成度数分布进行编码和译码。

2.根据内容1所述的一种适用于连续变量量子密钥分发的宽信噪比变化的数据纠错方法，步骤2的具体步骤如下：