[发明专利]QKD系统的基矢比对网络数据压缩传输方法及装置

说明书

本申请提供的一种QKD系统的基矢比对网络数据压缩传输方法及装置，其中压缩方法包括：获取当前QKD系统的探测概率q；根据，使值最小时所得的n值即为编码段长；获取每组探测事件的位置信息和基矢信息；将每组探测事件的位置信息以编码段长作为码元长度进行游程编码；将每组游程编码的最后一位数据后再额外添加一位数据作为基矢信息的标识，得到压缩后的基矢比对网络数据。因此，本申请的压缩方法充分得考虑各个定长的码元出现概率不同，有效降低编码后的长度，从而实现高效的压缩基矢比对网络数据。

技术领域

本申请涉及量子通信技术领域，具体涉及一种QKD系统的基矢比对网络数据压缩传输方法及装置。

背景技术

随着历史的发展，量子力学与信息学相结合诞生的量子信息学可以高效得完成经典信息学无法完成的任务，例如量子计算机可以进行内禀的并行计算，其潜在计算能力远远超过目前的经典计算机，Shor量子算法可以破解当前广泛使用的RSA密钥；1984年Bennett等人提出量子密钥分发方案，可以实现信息论安全的密钥分发。在经历了将近三十年的发展，量子密钥分发（quantum key distribution，QKD）目前相关技术逐渐发展成熟，并且已经由理论分析阶段、实验室试验阶段进入了工程化实现阶段。

QKD系统的经典网络数据交互单元是QKD系统不可或缺的重要组成部分，QKD系统协商网络带宽BW中主要包括：

基矢比对部分网络数据BW_Sift；

纠错部分网络数据BW_EC；

保密增强部分网络数据BW_PA；

其他网络数据BW_Other，主要包含了QKD控制命令、QKD状态信息共享数据、协商网络延时监测等，这部分数据量为非常小的固定值，不会随着量子信道衰减变化而变化；

因此BW=BW_Sift+BW_EC+BW_PA+BW_Other。

经严格分析计算，其中BW_Sift占QKD系统协商网络带宽95%以上，对基矢比对部分网络数据进行必要的数据压缩编码，可以极大得降低QKD系统的网络带宽需求，提升QKD系统的网络适应性，同时对该部分网络数据进行编码压缩可以有助于降低其认证密钥的消耗量，从而可以进一步提升QKD系统的成码率指标。

基矢比对模块的网络数据分为两类网络交互数据，其中一类数据为接收端（Bob）至发送端（Alice）的网络交互数据，该数据中包含了位置信息和基矢信息。由于量子信道的衰减及单光子探测器有效探测效率等相关因素，实际系统中有效探测概率不会很高，因此从信息论的角度来看，信息的冗余度较高，信息熵远小于1，具有较高压缩的空间。

发明内容

本申请提供一种QKD系统的基矢比对网络数据压缩传输方法及装置，以解决现有的压缩方法没有考虑量子信道的衰减及单光子探测器有效探测效率等相关因素，基矢比对网络数据仍然具有进一步压缩的问题。

本申请第一方面提供一种QKD系统的基矢比对网络数据压缩方法，该方法应用于接收端，具体步骤包括：

获取当前QKD系统的探测概率q ；

根据，其中，使值最小时所得的n值即为编码段长；

获取每组探测事件的位置信息和基矢信息；

将每组探测事件的位置信息以编码段长作为码元长度进行游程编码；

将每组游程编码的最后一位数据后再额外添加一位数据作为基矢信息的标识，得到压缩后的基矢比对网络数据。

优选地，所述将每组探测事件的位置信息以编码段长作为码元长度进行游程编码包括：