连续变量量子密钥分发数据协商的研究

发布时间：2017-08-15 07:19

  本文关键词：连续变量量子密钥分发数据协商的研究

  更多相关文章： 连续变量量子密钥分发 数据协商协议 Polar码 多维协商 吞吐量 多级编码

【摘要】：连续变量量子密钥分发(CVQKD)因为具有量子信号容易产生、测量方便,并且通信容量高等诸多优势,已经成为量子密钥分发中的研究热点。然而由于量子信道存在噪声以及CVQKD系统不理想,通信双方的筛后密钥间存在错误。数据协商成为获得高效CVQKD协议的关键。使用有效的信道编码是实现高效CVQKD数据协商协议的手段。2007年,Arikan首次提出一种理论上可达到信道容量的极化码(Polar码),它具有低编译码复杂度,且可适用于信源和信道编码。论文基于Polar码研究连续变量量子密钥分发的数据协商协议,具体工作如下:(1)论文在多维协商算法基础上,提出了一种基于Polar码的多维协商协议。该协议分为多维协商和Polar码纠错两个模块。在多维协议模块中首先将原始长密钥分成多组d维向量集合,然后对集合中的每组向量分别进行归一化、球面化和旋转处理,获得一系列二进制密钥串。在Polar码纠错模块,冻结位比特作为协商信息被发送到接收端。接收端接收到协商信息后利用带有边信息的信道编码模型进行译码,最终得到一致密钥。数值仿真验证了该协议的可行性,并且该协议比同等条件下基于LDPC码的多维协商协议的效率更高。(2)论文以吞吐量为CVQKD数据协商协议的指标,提出了一种基于双向纠错的高速连续变量数据协商协议。协议中通信双方将各自筛后密钥分为两组,并行地对其中一组密钥进行编码得到校验子,作为协商信息发送给对方;随后,根据自己的另一组数据以及对方发送过来的校验信息进行译码。仿真结果表明该协议能将系统吞吐量提高为将近原来的2倍,并且对于密钥长度更长的CVQKD系统,系统的吞吐量提高更多。(3)论文在多级编码调制技术(MLC)基础上,提出了一种基于级联Polar码多级编码的连续变量数据协商协议。该协议通过最优量化或者均匀量化方法将连续变量离散化为多级二进制数据,对每一级二进制数据选用合适码率的级联Polar码进行编码,发送校验信息给另一方,接收方利用多级译码算法(MSD)进行译码得到最终的密钥。仿真结果从误比特率角度和协商效率角度验证了基于级联Polar码多级编码的连续变量数据协商协议的可行性,并且该协议与应用LDPC码的MLC/MSD协议相比,协商效率得到了大大提高。
【关键词】：连续变量量子密钥分发 数据协商协议 Polar码 多维协商 吞吐量 多级编码
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN918.4
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-8
• 专用术语注释表8-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 量子密钥分发的国内外发展9-10
• 1.2 连续变量量子密钥分发及其数据协商的发展概况10-12
• 1.3 论文的主要内容12-14
• 第二章 连续变量量子密钥分发协商算法基础14-27
• 2.1 连续变量量子密钥分发基本理论14-18
• 2.2 连续变量量子密钥分发数据协商18-21
• 2.3 Polar码基础21-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 连续变量量子密钥分发多维协商协议及其改进算法27-45
• 3.1 基于Polar码的多维协商协议27-38
• 3.1.1 基于Polar码的多维协商协议27-29
• 3.1.2 多维协商模块的实现29-31
• 3.1.3 Polar码纠错模块的实现31-34
• 3.1.4 仿真结果与分析34-38
• 3.2 基于双向纠错的高速连续变量数据协商协议38-44
• 3.2.1 基于双向纠错的高速连续变量数据协商协议39-41
• 3.2.2 仿真结果与分析41-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第四章 连续变量量子密钥分发多级编码协商协议的研究45-60
• 4.1 基于级联Polar码多级编码的连续变量数据协商协议45-47
• 4.2 量化协议设计47-50
• 4.2.1 区间划分47-49
• 4.2.2 比特编码49-50
• 4.3 级联Polar码各级码率的选择50-52
• 4.3.1 MLC系统各级码率的确定50-51
• 4.3.2 级联码中成员码码率的确定51-52
• 4.4 多级译码算法的优化52-54
• 4.5 仿真结果及结果分析54-58
• 4.6 本章小结58-60
• 第五章 总结与展望60-62
• 5.1 论文工作总结60-61
• 5.2 下一步工作计划61-62
• 参考文献62-65
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文65-66
• 致谢66

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本文编号：676903