[发明专利]用于在量子密钥分发系统中执行信息协调的装置和方法

说明书

提出一种用于在量子密钥分发(QKD)系统中执行信息协调的装置。该装置获得QKD数据。该装置还获得初始纠错码字；基于QKD数据的信噪比(SNR)和/或误码率(BER)，确定在初始纠错码字上执行的打孔数N≥0；以及通过在N个位置打孔初始纠错码字生成输出纠错码字。因此，即便在SNR变化的情况下，也能平稳地处理QKD中的数据。

技术领域

本发明一般涉及量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)领域。更具体地，本发明涉及一种用于在QKD中有效地执行信息协调的装置和方法。本发明还涉及基于QKD生成密钥的装置和方法。

背景技术

常规的QKD后处理是一种在传统的计算装置上执行的过程，该过程将原始密钥转换成最终密钥。它一般包括三大主要步骤：参数估计，信息协调和密性放大。

在常规的QKD中，基于SNR或BER等QKD数据的信号质量，执行后处理的装置使用针对该操作条件所优化的纠错码。例如，选择符合操作条件的具有最大纠错能力的纠错码可能很有必要，或至少是(非常)可取的。这是因为，针对当前操作，QKD(特别是连续变量(Continuous-Variable，CV)-QKD)的表现极易受到纠错码纠错效率的影响。

但是，常规的QKD的装置和方法的缺点在于密钥生成率可能会随着效率降低急剧下降，例如，这种情况可能出现在所应用的纠错码能够纠正的错误多于操作中实际出现的错误时。此外，针对特定的SNR所优化的纠错码无法高效地纠正SNR值较高(即拥有更好的信号质量)的数据。并且，SNR越高，其效率越低。因此，针对大范围的操作区域(例如，随意地)使用纠错码并不可取。

并且，为了在这样的大范围中保持良好的密钥生成率，QKD中经常使用多个纠错码，其中，每个纠错码针对一个SNR进行优化。在QKD操作期间，可以通过了解传输装置和接收装置正在经历的SNR，选择纠错码，这对于纠正以给定的SNR为特征的数据字符串中的错误来说最为有效。

但是，常规的装置和方法的缺点还在于它们需要设计，存储和部署(太)多的纠错码。此外，对于低SNR来说，纠错码字的长度可以很大，这就需要一个大的奇偶校验矩阵或生成器矩阵来描述纠错码，这需要在操作时存储并加载。

发明内容

鉴于上述缺点，本发明实施例旨在改进常规的装置和方法。即便是在SNR变化的情况下也能平稳处理QKD中的后处理数据是一大目标。

该目标通过所附的独立权利要求提供的本发明实施例实现。在从属权利要求中进一步限定了本发明实施例的有利实现方式。

本发明的第一方面提供了一种用于在QKD系统中执行信息协调的装置，所述装置用于获得QKD数据；获得初始纠错码字；基于QKD数据的SNR和/或BER，确定在初始纠错码字上执行的打孔数N≥0；以及通过在N个位置打孔初始纠错码字生成输出纠错码字。

所述装置可以是(或可以包含于)QKD系统中的传输装置和/或接收装置。所述装置可以包括硬件和软件。硬件可以包括模拟电路或数字电路，或两者皆有。数字电路可以包括专用集成电路(ASICs)，现场可编程逻辑门阵列(FPGAs)，数字信号处理器(DSPs)，或多功能处理器等部件。在一些实施例中，所述装置包括一个或多个处理器，以及连接一个或多个处理器的非易失性存储器。非易失性存储器可以携带可执行程序代码,当其被一个或多个处理器执行时,会使所述装置执行本文所描述的操作或方法。

在一些实施例中，可以提供给QKD系统中的每个传输装置和接收装置一个独立装置。在一些实施例中，所述装置可以是QKD系统中的传输装置和接收装置的一部分。

此外，在一些实施例中，仅有一个纠错码(或仅有一小部分纠错码)用作初始纠错码。(初始)纠错码可以包括多个码字，以下简称(初始)纠错码字。此外，可以打孔初始纠错码字，并且可以生成一个或多个输出纠错码字。基于QKD数据的SNR和/或BER，可以确定打孔位置的数量。此外，在一些实施例中，纠错码可以用于纠正错误。