基于連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)的高效LDPC解碼算法.pdf

1、當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)跨入信息化時(shí)代,信息在流通中體現(xiàn)價(jià)值,而流通要求高效率、高質(zhì)量。經(jīng)典密碼學(xué)在保障信息安全方面起到了關(guān)鍵性作用,然而隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展,量子計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。量子密碼學(xué)是量子理論和經(jīng)典密碼學(xué)相結(jié)合的新學(xué)科,被證明有絕對(duì)安全性,量子密鑰分發(fā)(Quantum Key Distribution,簡(jiǎn)稱QKD)是量子密碼學(xué)的一個(gè)重要分支。目前,量子密鑰分發(fā)協(xié)議分為離散變量量子密鑰分發(fā)(DV-QKD)、連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)(CV-QK

2、D)和分布式相位參考(DPR-QKD)三種協(xié)議。
　　數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)是量子密鑰分發(fā)中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié),它可判斷竊聽的存在,糾正通信中大量的誤碼,并通過(guò)密性放大實(shí)現(xiàn)密鑰蒸餾。數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)是利用經(jīng)典通信技術(shù)對(duì)在量子信道傳輸中信源和信宿的不一致進(jìn)行糾正的一種協(xié)議,因此屬于量子通信技術(shù)范疇下的經(jīng)典通信技術(shù)。數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)實(shí)際是一個(gè)信道編碼問(wèn)題,本文我們選擇具有靈活校驗(yàn)矩陣,碼率靈活的低密度奇偶校驗(yàn)碼(LDPC)作為整個(gè)系統(tǒng)的糾錯(cuò)碼。
　　本文主要

3、工作內(nèi)容如下:
　　為了解決隨著分組碼長(zhǎng)的增加,利用常規(guī) LDPC碼的編碼方法編碼對(duì)于計(jì)算機(jī)的內(nèi)存難以承擔(dān)的問(wèn)題,提出兩種有效方案:首先,該數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)方案不同于傳統(tǒng)校驗(yàn)位譯碼,而是利用邊信息和原始數(shù)據(jù)產(chǎn)生的校驗(yàn)子聯(lián)合譯碼,最終得到理想碼字;其次,該方案中將H矩陣以稀疏矩陣的形式存貯,利用雙向十字鏈表只記錄1的位置的方式存貯H矩陣,這樣可極大的節(jié)省內(nèi)存空間,從而提高編碼的時(shí)效性與有效性。
　　提出基于 LDPC碼的離散變量 QK

4、D(即單光子)和高斯連續(xù)變量 QKD的協(xié)調(diào)方案,其中連續(xù)變量QKD是以離散變量為基礎(chǔ)。針對(duì)高斯量子密鑰分發(fā)的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)問(wèn)題,對(duì)高斯連續(xù)變量進(jìn)行了最優(yōu)量化,實(shí)現(xiàn)了Alice和Bob之間的互信息量最大。在分層錯(cuò)誤校正協(xié)議(SEC)和多電平編碼/多級(jí)解碼(MLC/MSD)協(xié)議的基礎(chǔ)上,各級(jí)碼流采用了LDPC碼進(jìn)行錯(cuò)誤校正,并推出了一次硬信息級(jí)間迭代更新公式參與MSD譯碼算法。
　　在2.4GHz CPU,32G內(nèi)存服務(wù)器平臺(tái)上,離散變量實(shí)