[发明专利]基于极化码的单步量子密钥分发后处理方法、系统、介质和设备

摘要

本发明公开了一种基于极化码的单步量子密钥分发后处理方法、系统、介质和设备，该系统包括密钥筛选模块、误码计算模块、极化码构建模块、极化码编码模块、极化码译码模块和一致性检验模块，该方法的步骤为：发送端和接收端对原始密钥进行基对比，得到筛后密钥；通过误码估计计算量子比特误码率，若小于阈值，保留剩余筛后密钥；量子比特误码率结合可靠性和安全性条件构建极化码码字结构，系统极化码编码产生校验比特和随机比特对应的编码后码字；接收端接收编码后码字结合自身保留的密钥比特经译码得到译码比特值，和发送端密钥比特对应的编码后码字组成密钥对，进行一致性校验，得到最终密钥，本发明降低后处理耗时和系统复杂度，提升了量子密钥分发的最终密钥生成速率。

主权项

1.一种基于极化码的单步量子密钥分发后处理方法，其特征在于，包含下述步骤：S1：发送端和接收端经过量子信道传输信息后，发送端和接收端分别得到一串等长的原始密钥，然后发送端公开调制基，同时接收端公开测量基；当发送端和接收端接收到另一方的基信息并与自己所持有的基信息进行对比，舍弃基不相同的原始密钥，保留基相同的原始密钥，发送端和接收端均得到等长的筛后密钥；S2：发送端和接收端完成密钥筛选后，选取部分筛后密钥进行公开对比得到差异比特数，并计算得到量子比特误码率，若量子比特误码率超过或等于设定安全阈值时，舍弃本次传输的所有比特，重新进行密钥分发；若量子比特误码率小于安全阈值时，舍弃公开的部分筛后密钥，保留剩余筛后密钥，得到发送端本地密钥KA_sifted和接收端本地密钥KB_sifted；S3：发送端根据步骤S2中所得量子比特误码率，结合设定的可靠性条件和安全性条件，构建极化码码字结构，得到随机比特的信道索引集合、密钥比特的信道索引集合和休眠比特的信道索引集合；S4：发送端按照步骤S3所得极化码码字结构将随机比特、密钥比特和休眠比特组成编码码字，采用系统极化码编码得到编码后码字CW_enc，编码后码字CW_enc由校验比特随机比特对应的编码后码字和密钥比特对应的编码后码字组成，并将和通过经典信道传输给接收端；S5：接收端接收到和结合接收端本地密钥比特KB_sifted进行极化码译码，得到译码比特值并与发送端本地密钥比特KA_sifted对应的编码后码字组成密钥对S6：进行一致性校验，采用哈希算法分别计算密钥对的哈希值并公开对比，若双方计算所得哈希值相同，则密钥对中和相同，密钥对作为最终密钥，否则舍弃并重新进行密钥分发。