連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)多維數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)算法優(yōu)化.pdf

1、在如今這個信息時代，人們在享受通信快捷的同時也越來越關(guān)注通信的安全性。為了滿足人們對通信安全性日益增長和嚴(yán)格的需要，量子密碼術(shù)(Quantum Cryptography)孕育而生。量子密碼術(shù)利用了微觀粒子的奇特特性，不僅證明了其無條件的安全性，而且可以檢測到竊聽者的存在，從而為信息傳輸以及信息處理提供了新的安全保證。量子密鑰分發(fā)(Quantum Key Distribution，QKD)作為量子密碼通信的不可或缺的分支，近年來，連續(xù)變量

2、量子密鑰分發(fā)(CVQKD)協(xié)議研究也發(fā)展很快，對其中的許多環(huán)節(jié)提出了新要求。
　　CVQKD協(xié)議的一個主要困難是其安全通信距離沒有達(dá)到人們所滿足的要求。那么如何使CVQKD協(xié)議遠(yuǎn)程化？通過研究我們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)的性能是制約CVQKD協(xié)議遠(yuǎn)程化的主要原因。本文將就CVQKD的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)問題展開討論，主要研究內(nèi)容如下:
　　首先，介紹一種高效的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)方案——多維數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)。當(dāng)隨機(jī)變量服從標(biāo)準(zhǔn)高斯分布N(0，1n)時，其協(xié)方差矩陣滿足

3、對稱性。本文將在Rd域上的服從非均勻的高斯分布的隨機(jī)向量通過歸一化轉(zhuǎn)換為在單位球面Sd-1上服從均勻分布球面隨機(jī)向量。最終實現(xiàn)了數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)功能。并且減少計算復(fù)雜度的同時提高了協(xié)調(diào)效率，延長了CVQKD的安全傳輸距離。
　　在多維數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，利用連續(xù)密度進(jìn)化，尋找信道參數(shù)σ的門限值σ*,再通過差分進(jìn)化方法，設(shè)計出對應(yīng)于門限值σ*的最優(yōu)非規(guī)則LDPC碼，實現(xiàn)了LDPC碼的參數(shù)優(yōu)化，一定程度上延長了CVQKD的安全密鑰傳輸距離。

4、r>　　經(jīng)過前面的努力，信噪比門閥值SNR*降到0.2左右。又提出了基于低信噪比的——重復(fù)碼字:在信噪比較低的情況在，通過重復(fù)k倍碼字構(gòu)造一種新的LDPC碼，使得新的LDPC碼的碼率為R'=R/k，收斂信噪比為s'=s/k，從而得協(xié)調(diào)效率β'(s/k）=β(s)log2(1+s)/klog2(1+s/k)。犧牲小部分的協(xié)調(diào)效率為代價從而獲信噪比門閥值SNR*按倍數(shù)降低。最終實現(xiàn)了:在碼率為0.1時，收斂信噪比約為-7.798dB，并且得