[发明专利]一种用于连续变量量子密钥分发的协商方法

说明书

一种用于连续变量量子密钥分发的协商方法，提高slice协商算法效率，属于量子密钥分发技术领域。本发明包括：Alice和Bob将实数区间进行最优划分，利用随机的正交矩阵将各自连续变量的原始数据进行旋转；Bob根据最优量化区间，将其旋转后的数据量化编码，采用纠错码分别计算出量化编码Q₁,Q₂,…,Q_m的校验信息Q_l,…,Q_m，量化层数m，将Q₁,…,Q_l‑1和S_l,…,S_m发送给Alice；Alice计算Q_m的译码初始信息，结合S_m对Bob的Q_m进行译码；Alice，对Q_l,…,Q_m‑1从低层至高层依次进行译码，利用联合概率分布对于第k层量化数据Q_k的译码，获得译码初始信息Alice根据对Bob的m层量化数据的译码结果，获得与Bob一致的密钥。

技术领域

本发明涉及一种用于连续变量量子密钥分发的协商方法，属于量子密钥分发技术领域。

背景技术

协商算法的作用是从Alice和Bob的原始连续变量数据中提取出一致的比特数据，它是连续变量量子密钥分发(Continuous Variable Quantum Key Distribution,CV-QKD)后处理中最受关注的环节，其效率对CV-QKD系统的安全码率以及最大安全通信距离具有决定性作用。

现有的协商算法主要包括两种：slice协商算法和多维协商算法。目前，CV-QKD协商方面的研究工作都是在上述两种算法的基础上，结合LDPC码、Polar码、Raptor码等传统纠错码完成数据的协商，但这两种协商算法各有优缺点。一方面，多维协商算法的量化方案比slice协商算法效果更好，使得它对于信道噪声较大的远距离CV-QKD系统仍然可以完成高效的数据协商。多维协商算法最多只能从一个连续变量数据中提取1比特密钥，其码率低于1bit/pulse。当信道的信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)大于3时，信道容量大于1bit/pulse，多维协商算法的协商效率将会显著降低。因此，多维协商算法更适合于远距离CV-QKD系统；另一方面，slice协商算法利用特定量化函数能从一个连续变量数据中提取多个比特密钥，其码率能高于1bit/pulse。但slice协商算法的量化方案的性能不如多维协商且受噪声的影响较大，尤其对于低SNR的数据量化效率非常低，使得其更适合于近距离CV-QKD系统。CV-QKD系统的安全码率会随着通信距离的增加而大幅度降低。目前，受物理技术的限制，远距离CV-QKD系统安全密钥速率普遍较低，很难满足保密通信的实际需求。利用近距离量子密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)系统构建QKD网络为保密通信提供高速密钥是一种更加可靠的方案。针对近距离CV-QKD系统，如何尽可能地提高slice协商算法的协商效率以获得更高的安全码率是一个关键的问题。

发明内容

针对如何提高slice协商算法效率的问题，本发明提供一种为近距离CV-QKD系统提供高效的协商算法以提升安全码率的用于连续变量量子密钥分发的协商方法。

本发明的一种用于连续变量量子密钥分发的协商方法，所述协商方法包括：

S1、Alice和Bob选定slice协商算法的量化层数m，将实数区间进行最优划分，获取最优量化区间；

S2、Alice和Bob利用随机的正交矩阵将各自连续变量的原始数据进行旋转；