[发明专利]一种适用于CV-QKD系统的安全码率两级优化装置及方法

权利要求书

1.一种适用于CV-QKD系统的安全码率两级优化装置，其特征在于，包括量子信号传输模块、两级优化模块和密钥后处理模块；其中：

量子信号传输模块包括量子态制备模块和量子态探测模块；所述量子态制备模块用于制备量子态，并获得发送端原始密钥X，所述量子态探测模块用于探测量子态，并获得接收端原始密钥Y；

密钥后处理模块包括参数估计模块A、参数估计模块B、自适应译码数据构造模块A和自适应译码数据构造模块B；所述参数估计模块A和参数估计模块B分别对原始密钥X和原始密钥Y进行参数估计，以确定状态参数，所述自适应译码数据构造模块A和自适应译码数据构造模块B根据两级优化模块输入的自适应译码参数和状态参数，分别对原始密钥X和原始密钥Y进行自适应译码数据构造；

两级优化模块包括调制方差优化及纠错矩阵选择模块和自适应译码参数优化模块；所述调制方差优化及纠错矩阵选择模块接收状态参数，根据安全码率公式，确定最优调制方差和纠错矩阵，并将所述最优调制方差发送至量子信号传输模块，将所述纠错矩阵发送至自适应译码参数优化模块，所述自适应译码参数优化模块将优化的自适应译码参数发送至密钥后处理模块。

2.如权利要求1所述的适用于CV-QKD系统的安全码率两级优化装置，其特征在于，所述两级优化模块中，安全码率公式的表达式为：

K＝(1-FER)(βI_AB-χ_BE)＝(1-FER)(R-χ_BE)＝(1-f_FER(V_A))(R-f_χBE(V_A))

其中，K为安全码率，FER为自适应译码对应的误帧率，I_AB为发送端Alice和接收端Bob的经典互信息，χ_BE为接收端Bob和窃听者Eve的量子互信息，V_A为调制方差，R为纠错矩阵的码率。

3.如权利要求1所述的适用于CV-QKD系统的安全码率两级优化装置，其特征在于，所述状态参数包括电噪声v_el，过噪声ε，探测效率η，信道透射率T、信噪比SNR和调制方差V_A。

4.如权利要求1所述的适用于CV-QKD系统的安全码率两级优化装置，其特征在于，所述自适应译码参数包括自适应码率R_standard、自适应信噪比SNR_standard和自适应协调效率β_standard，关系式为：

5.如权利要求1所述的适用于CV-QKD系统的安全码率两级优化装置，其特征在于，所述密钥后处理模块还包括基对比模块和基选择模块；所述基对比模块连接量子态制备模块，用于获得量子态制备模块的原始数据X，所述基选择模块连接量子态探测模块，用于分别获得量子态探测模块的原始数据Y。

6.如权利要求1所述的适用于CV-QKD系统的安全码率两级优化装置，其特征在于，所述自适应译码数据构造采用删余和/或缩短构造方式；所述删余和/或缩短中插入的数据长度和码率的关系式为：

其中，R表示删余缩短后的码率，n表示码长，m表示校验位长，p表示删余位长度，s表示缩短位长度，码长损失为p+s，SNR表示原始数据实际参数估计得到的信噪比。