[发明专利]一种面向量子密钥分发的可变步长盲信息协调方法

说明书

本发明公开了一种面向量子密钥分发的可变步长盲信息协调方法，采用盲协调协议的过程，在所述过程中包括：设置s＝0,p＝d,Δ₀＝0，其中p为符号数，s为发送和接收双方共同确定码字中的位置数，n为整个码长；如果接收方不能成功完成协调，则发送方会认为错误率大于原来预想的情况，则释放可变步长的裁切位信息Δ_i给接收方。本发明具有能够缓解了协调效率和协议执行时间之间矛盾、提高协调效率、缩短协议执行时间等优点。

技术领域

本发明主要涉及到量子通讯技术领域，特指一种面向量子密钥分发的可变步长盲信息协调方法。

背景技术

量子密钥分配需经历两个阶段：量子信号传输阶段和经典信息处理阶段。将要共享密钥的双方发送方和接收方首先通过量子信道获得粗密钥，但由于密钥分配协议本身有限的效率、实际器件的不完美性和第三方的窃听等因素，粗密钥中通常还会存在双方不一致的误码和信息泄露。因此，在经典信息处理阶段，为了提纯粗密钥，密钥分配双方获得的数据串必须经过协调来确保两端得到同样的数据串。这个通过公开的无噪信道来发布一定信息，以消除双方信息比特串差异的过程被称为密钥信息协调。

信息协调协议，其目的都是从两个具有相关性的数据串中提取出双方一致的数据串，一致性由公开在通信信道上的信息来保证。从经典信息论的角度来看，该问题与基于边信息的信源编码是等同的。

将发送方和接收方视为两个相关的信源，X和Y分别是从这两个信源输出的离散随机变量，则Xn和Yn代表着从信源获得的相关序列。信息协调过程就是让接收方在Yn和接收到的消息M的帮助下恢复Xn的过程，其中消息M是通过无损信道从发送方的信源端传输至接收方。在基于边信息的信源编码中，发送方编码序列Xn的信息并传输给接收方，接收方利用边信息Yn和发送方提供的信息M来恢复得到Xn’，通过边信息和消息M的共同作用，有极大的可能使得Xn’＝Xn。在该模型中，消息M可看成是对信源发送方的信息序列Xn的编码结果。为了保证接收方能正确译出Xn，Slepian和Wolf证明了编码结果M的长度不能短于H(X|Y)。

由此可以看出，密钥信息协调和基于边信息的信源编码是等价问题，并且H(X|Y)也是信息协调协议中所需传递的消息长度下限。但在实际的信息协调协议中，往往达不到这个下限值，需要传输更多的比特信息。因此，为了评估实际信息协调协议的效率，通常定义一个效率参数f≥1，则有：

I_real＝fH(X|Y)≥I_opt

其中，I_real是在实际协调协议中传输的信息量，I_opt是协调发送方和接收方密钥串所需的最少信息量，H(X|Y)是条件熵。

然而，除了协议效率，评估一个信息协调协议的性能还有另外一个重要参数：交互次数。交互次数是实际实现中所需关注的，特别是在网络延迟时间较长的情景下，交互的次数越多，耗费在通信上的时间就越多，整个量子密钥分配系统的密钥产生效率将受到影响。

在量子密钥分配的信息协调过程中，LDPC在近年来被广泛使用。LDPC码只需要一轮交互就能纠正密钥中的所有错误。当完成量子传输和粗密钥筛选后，发送方计算自身密钥串的伴随式并发送给接收方，在协议中将发送方的比特串认为是正确且标准的。由于LDPC编码本身就具有对长码纠错的能力，所以不需要对密钥进行分组从而缩短码长；另一方面，也不需要交换校验结果，唯一的通信只是传输整个密钥串的伴随式计算结果。接收方可以利用接收到的正确的伴随式和自身的伴随式来纠正所有不同的比特值，使得纠错后的结果与发送方的比特串一致。