[发明专利]一种支持大规模动态变化的量子密钥分发保密增强方法

权利要求书

1.一种支持大规模动态变化的量子密钥分发保密增强方法，其特征在于，步骤为：

S1：初始化；保密增强方法启动时，根据量子密钥分发系统实际运行参数，计算FFT模块的最优运算规模m；初始化规模为m的FFT运算和逆FFT运算模块；

S2：数据规格化；根据量子密钥分发系统的探测器计数率Q_μ，量子比特误码率E_μ，纠错后弱安全性密钥长度n和量子密钥分发系统安全参数s计算最终安全密钥长度r，根据参数m、n、r对初始密钥串和Toeplitz矩阵进行规格化处理；即，根据量子密钥分发系统的实时运行参数，探测器计数率Q_μ，量子比特误码率E_μ，纠错后弱安全性密钥长度n和量子密钥分发系统安全参数s计算最终安全密钥长度r；所述初始密钥串的规格化处理方法为：通过补零操作，将长度为n的纠错后的弱安全性密钥串W＝[w₀,w₁,…,w_n-1]扩展为m阶的向量W*；所述Toeplitz矩阵的规格化处理方法为：在用于构造保密增强方法中Toeplitz矩阵的第n个随机元素之后补充(m-n-r+1)个零元，将Toeplitz矩阵扩展为m×m阶循环矩阵H*_m×m，得到循环矩阵的第一行向量为h＝[a₀,a₁,…,a_n-1,0,…,0,a_n+r-2,a_n+r-3,…,a_n]_1×m；

S3：数据运算；采用FFT技术对Toeplitz矩阵与初始密钥串的运算过程进行运算，取计算结果的前r项组成结果向量，即最终安全密钥。

2.根据权利要求1所述的支持大规模动态变化的量子密钥分发保密增强方法，其特征在于，所述步骤S1中最优运算规模计算的具体步骤为：

S101：根据量子密钥分发系统的探测器计数率Q_μ和量子比特误码率E_μ参数计算系统在工作过程中最终生成的安全密钥串的长度的最大限值r_max；

S102：根据量子密钥分发系统中纠错后弱安全性密钥长度n和系统安全参数s以及r_max计算最优保密增强运算规模m。

3.根据权利要求1～2中任意一项所述的支持大规模动态变化的量子密钥分发保密增强方法，其特征在于，所述步骤S3的具体步骤：

S301：对规格化处理后的密钥串W*和循环矩阵的第一行向量h进行FFT运算，记做F(W*)和F(h)；

S302：计算F(W*)和F(h)的卷积，运算结果记做diagF(h)·F(W*)；

S303：对卷积结果进行逆FFT运算，运算结果记做F^-1(diagF(h)·F(W*))；

S304：取运算结果的前r项组成向量Y，Y即为最终安全密钥串。

4.根据权利要求1～2中任意一项所述的支持大规模动态变化的量子密钥分发保密增强方法，其特征在于，还包括步骤S4：判断量子密钥分发系统是否继续工作，若是，则重复步骤S2、S3；否则，终止。