极低信噪比下的连续变量量子密钥分发后处理算法研究

发布时间：2023-04-02 16:33

　　量子密钥分发能够提供无条件安全的密钥,其安全性是由量子物理的基本原理保证的。基于量子不可克隆定理、量子测不准原理,任何对量子密钥分发进行窃听的行为都会产生扰动,都能被合法通信双方检测出来,从而保证了量子密钥的无条件安全性。量子密钥分发技术可分为离散变量和连续变量两大类。基于单光子的离散变量类协议,在单光子态的制备、传输和检测方面,付出的成本较高。而基于高斯调制相干态的连续变量类协议可以利用经典相干光通信中的器件,大大降低了量子态制备与测量的难度和成本,吸引了广大学者的研究。近年来,连续变量类协议不仅在理论上取得了重大的突破,在实验上也获得了快速的发展。和单光子技术相比,当前的连续变量量子密钥分发技术的传输距离相对较短,密钥产生实时性较差。后处理对上述连续变量量子密钥分发系统中存在的问题具有重要的影响。本文针对上述问题,对后处理进行深入研究。主要工作如下:1.高协调效率后处理算法研究与实现。协调效率对系统传输距离具有重要的影响,本文提出两种高效的后处理数据协调算法。一种基于polar码的slice协商算法,研究了slice协商算法,包括连续变量的量化,各级互信息计算等,并基于polar码...

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 量子密钥分发概述
    1.2 连续变量量子密钥分发发展现状
    1.3 论文主要工作与结构安排
        1.3.1 主要工作
        1.3.2 结构安排
    参考文献
第二章 连续变量量子密钥分发后处理基础知识
    2.1 信息论基础
        2.1.1 香农熵
        2.1.2 互信息
    2.2 高性能纠错码
        2.2.1 LDPC码
        2.2.2 Polar码
    2.3 连续变量量子密钥分发系统
        2.3.1 系统介绍
        2.3.2 后处理算法
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 高协调效率后处理算法
    3.1 基于Polar码的高效slice协商
        3.1.1 连续变量量化
        3.1.2 多级编译码
        3.1.3 性能仿真与分析
    3.2 基于MET-LDPC码的高效多维协商
        3.2.1 连续变量旋转
        3.2.2 MET-LDPC码纠错
        3.2.3 算法实现及性能分析
    3.3 本章小结
    参考文献
第四章 面向实际应用的后处理算法
    4.1 高数据利用率后处理算法
        4.1.1 全数据利用密钥提取
        4.1.2 全数据利用参数估计
        4.1.3 算法实现与性能分析
    4.2 码率自适应数据协调算法
        4.2.1 删余和缩短技术
        4.2.2 码率自适应算法
        4.2.3 算法性能与分析
    4.3 长度自适应私钥放大算法
        4.3.1 私钥放大基本原理
        4.3.2 私钥放大的有限码长效应
        4.3.3 任意长度私钥放大的实现
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 高速实时后处理算法
    5.1 高速数据协调算法
        5.1.1 纠错速度主要影响因素
        5.1.2 高速纠错算法软件实现
        5.1.3 纠错速度以及性能分析
    5.2 高速私钥放大算法
        5.2.1 基于FFT的加速算法
        5.2.2 基于GPU的高速实现
        5.2.3 算法速度与性能分析
    5.3 基于多线程的实时后处理算法
        5.3.1 线程任务分配
        5.3.2 数据处理流程
        5.3.3 实时处理速度
    5.4 实时后处理在实际系统中的现场测试
    5.5 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
致谢
攻读博士期间发表的学术成果



本文编号：3779559