[发明专利]一种面向离散型量子密钥分发系统的误码协商方法及装置

说明书

一种面向离散型量子密钥分发系统的误码协商方法及装置，用于同时提高处理速率和协商效率，属于量子通信技术领域。本发明包括：对数据块D进行置乱处理；对置乱后的数据进行随机抽样，获得抽样数据D_s；利用交互式协商算法对抽样数据D_s纠错译码，利用第一轮奇偶校验位与误码率的关系，得到估计的误码率，并在交互式协商算法第一轮等待交互信息时，前向纠错式协商算法执行初始化工作；前向纠错式协商算法根据估计的误码率进行调整，交互式协商算法对抽样数据完成剩下的多轮纠错译码工作，并在每轮等待交互信息时，前向纠错式协商算法对抽样后剩余的数据译码；对采用交互式协商算法和前向纠错式协商算法的译码结果按置乱前的排序拼接。

技术领域

本发明涉及一种误码协商算法，特别涉及一种面向离散型量子密钥分发系统的误码协商方法及装置，属于量子通信技术领域。

背景技术

误码协商算法的作用是纠正量子密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)中筛选码中的错误比特。误码协商是QKD后处理中最受关注的环节。

现有的误码协商算法包括两大类：交互式误码协商算法和前向纠错式误码协商算法；其中Cascade类算法为交互式误码协商算法的代表算法，基于LDPC的误码协商算法为前向纠错式误码协商算法的代表算法。

原始Cascade算法由Brassard等于1993年提出，其方法是在Alice与Bob间执行多轮纠错，先各自进行分组，比对奇偶校验码，不一致的分组采用二分搜索进行纠错，二分搜索过程仅对具有奇数个错误的分组有效。具体参见Brassard G，Salvail L.Secret-keyreconciliation by public discussion[C]，advances in Cryptology—EUROCRYPT’93，1994:410–423。

LDPC码由Gallager在1962年首先提出，并给出了概率迭代译码算法。在众多纠错码算法中，LDPC码由于其性能可以逼近香农限，只需几次交互即可完成误码协商，且译码过程适合并行计算及硬件实现等特点而被引入QKD误码协商中。

交互式误码协商算法，如Cascade类算法，关注如何尽可能地降低暴露信息量，尤其在低误码率时，有很好的协商效率。但是Cascade算法是一种基于交互的误码协商算法，多轮交互必然会导致执行时间偏长，一定程度减缓了误码协商的处理速度。前向纠错式协商算法中典型算法如基于LDPC的误码协商算法，关注于如何在保证低暴露信息量的同时，提高处理速率。虽然LDPC算法不需要长时间等待交互，处理速率较快，但LDPC误码协商算法在低误码率情况下协商效率不是十分优秀，而且LDPC协商算法在处理之前需要提前获得信道的误码率，当误码率有波动的时候，会导致前向纠错式协商算法协商性能表现较差。

发明内容

针对以上介绍的两大类算法的优缺点，本发明提供一种将两类算法结合，可以同时提高处理速率和协商效率的面向离散型量子密钥分发系统的误码协商方法。

本发明的面向离散型量子密钥分发系统的误码协商方法，所述方法包括：

S1：对数据块D进行置乱处理，使数据块D中的误码分布更加均匀；

S2：对置乱后的数据进行随机抽样，获得抽样数据D_s；

S3：利用交互式协商算法对抽样数据D_s进行纠错译码，利用第一轮奇偶校验位与误码率的关系进行误码估计，得到估计的误码率QBER_est，并在交互式协商算法第一轮等待交互信息时，前向纠错式协商算法执行初始化工作；

S4：前向纠错式协商算法根据误码率QBER_est进行调整，交互式协商算法对抽样数据D_s完成剩下的多轮纠错译码工作，并在每轮等待交互信息时，前向纠错式协商算法对抽样后剩余的数据译码；