基于LDPC的量子高斯密鑰數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)方案設(shè)計(jì).pdf

1、量子密鑰分發(fā)(QuantumKeyDistribution，簡(jiǎn)稱為QKD)是二十多年來(lái)密碼通信領(lǐng)域中迅速發(fā)展的一個(gè)學(xué)科。對(duì)比經(jīng)典密碼體系基于數(shù)學(xué)難題和計(jì)算復(fù)雜度來(lái)確保密鑰安全，量子密鑰分發(fā)通過(guò)量子力學(xué)中的測(cè)不準(zhǔn)原理和量子不可克隆定理等物理性質(zhì)來(lái)提供絕對(duì)安全性。根據(jù)信息的載體，QKD分為離散變量量子密鑰分發(fā)(DQKD)和連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)(CVQKD)兩種。采用單光子信源的DQKD盡管發(fā)展較早，在光源制備、探測(cè)效率上已落后于利用相干態(tài)光

2、源和零差探測(cè)器的CVQKD，后者目前已成為量子通信領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)之一。
　　 數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)是量子密鑰分發(fā)中的重要步驟，通信雙方完成量子信道上的數(shù)據(jù)傳輸后，需要通過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)協(xié)議來(lái)去除竊聽(tīng)或信道噪聲所引入的誤碼，在本質(zhì)上是一個(gè)糾錯(cuò)過(guò)程。數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)同時(shí)可以看作是一個(gè)非對(duì)稱分布式信源編碼過(guò)程，其通過(guò)對(duì)其中一個(gè)信源序列進(jìn)行壓縮，結(jié)合另一信源的全部信息進(jìn)行聯(lián)合譯碼，從而得到一條公共序列。信息的壓縮和編碼通過(guò)一個(gè)信道編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于LDPC具

3、有校驗(yàn)矩陣構(gòu)造靈活，譯碼方式簡(jiǎn)單快速和壓縮速率可調(diào)等特點(diǎn)，本文使用LDPC作為數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)協(xié)議中的分量碼。
　　 本文首先從信息論的角度分析量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中的逆向協(xié)調(diào)部分，得出了其本質(zhì)為服從Slepian-Wolf定理的分布式相關(guān)信源編解碼過(guò)程這一結(jié)論。針對(duì)CVQKD系統(tǒng)中連續(xù)變量這一特殊情形，本文使用了分層校正協(xié)議(SEC)及多電平編碼(MLC)、多級(jí)解碼方案(MSD)，建立了從相干態(tài)的高斯調(diào)制開(kāi)始到逆向協(xié)調(diào)(ReverseRe