[发明专利]一种用于量子密钥分发的多矩阵自适应译码装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于量子密钥分发的多矩阵自适应译码装置及方法，发送端包括依次连接的信号发送模块A、数据后处理模块A和密钥存储模块A，接收端包括依次连接的信号探测模块B、数据后处理模块B和密钥存储模块B；所述信号发送模块A同时将信号发送给信号探测模块B；所述数据后处理模块A和数据后处理模块B相互进行信息交互并各自进行数据处理，得到密钥，发送给各自的密钥存储模块进行保存。本发明可以依据通信数据的实时信噪比选择最优的纠错矩阵，并结合纠错矩阵的既定协调效率计算自适应译码的参数，同时保障了纠错成功率和协调效率；本发明可以有效保证数据信噪比发生变化时CVQKD系统的性能，提升系统的鲁棒性和自动化水平。

技术领域

本发明涉及一种用于量子密钥分发的多矩阵自适应译码装置及方法。

背景技术

随着量子计算技术的发展，基于计算复杂度的经典密码体系面临重大的安全隐患。量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)是一种基于量子物理原理的密钥分发系统，具有无条件安全性，引起了广泛的关注与研究。连续变量量子密钥分发(ContinuousVariable Quantum Key Distribution,CV-QKD)采用光场的正则分量作为信息的载体，大部分器件与经典相干光通信通用，与传统光通信网络兼容性好，是一种有极大发展前景的量子密钥分发技术。

对于CV-QKD系统，微弱量子信号经过长距离光纤传输后，信噪比非常低，导致密钥分发的发送方和接收方的原始数据误码率非常高。为了实现接收方与发送方共享相同的密钥，需要通过数据后处理进行数据协商。

数据后处理中一个重要步骤是数据纠错。纠错矩阵的码率选择需要和信号的信噪比相匹配。如果纠错矩阵的码率过高，可能导致无法完成数据纠错，使得本次量子密钥分发过程无法生成安全密钥。如果纠错矩阵的码率过低，导致纠错效率低，虽然可以完成了数据纠错，但是在信息论的角度，量子密钥分发的双方的安全密钥率非常低甚至没有安全密钥。

在实际的量子密钥分发过程中，由于光纤链路变化，发送端和接收端器件的变化，导致数据链路的信噪比随时间发生变化。常规的方案是采用打孔删余等方案对纠错矩阵进行修改，以适应信噪比的变化。然而，对于连续变量量子密钥分发系统，纠错难度非常大，一方面，基于删余缩短的方案的适用范围有限，另一方面，基于打孔删余的方案会带来误帧率的提高。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种用于量子密钥分发的多矩阵自适应译码装置及方法，可以依据通信数据的实时信噪比选择最优的纠错矩阵，并结合纠错矩阵的既定协调效率计算自适应译码的参数，同时保障了纠错成功率和协调效率；本发明可以有效保证数据信噪比发生变化时CVQKD系统的性能，提升系统的鲁棒性和自动化水平。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于量子密钥分发的多矩阵自适应译码装置，发送端包括依次连接的信号发送模块A、数据后处理模块A和密钥存储模块A，接收端包括依次连接的信号探测模块B、数据后处理模块B和密钥存储模块B；所述信号发送模块A同时将信号发送给信号探测模块B；所述数据后处理模块A和数据后处理模块B相互进行信息交互并各自进行数据处理，得到密钥，发送给各自的密钥存储模块进行保存。

本发明还提供了一种用于量子密钥分发的多矩阵自适应译码方法，包括如下步骤：

步骤一、发送端和接收端分别通过各自的基比对筛选单元获得测量基相同的那部分数据，并传递给各自的参数估计单元；

步骤二、接收端从测量基相同的那部分数据中选出用以进行参数估计的数据C’发送给发送端的参数估计单元；