量子密钥分发系统中数据协调算法的研究和实现

论文摘要

量子通信是近二十年来发展起来的新型通信技术,是量子理论和通信理论相结合产生的新学科,它利用量子物理的基本特性来实现通信的无条件安全性和高效性。目前量子通信的主要形式包括:基于量子密钥分发的量子保密通信、量子远程传态、量子密集编码和量子安全直接通信等。近年来量子保密通信正逐步向实用化发展,数据协调是实现量子密钥分发的关键技术之一。论文首先介绍了量子保密通信的基本理论,给出了基于BB84协议的量子密钥分发方案并进行了简要分析,说明了论文研究所依托的实验平台;其次,通过编写的软件分析了二分法数据协调、级联编码数据协调和汉明编码数据协调方法等各种方法的优缺点,给出了密性放大的基本原理并对其进行软件实现;第三,提出了LDPC编码的数据协调方案,该方案利用量子信道误码率和置信传播译码对量子密钥分发过程获得的筛后密钥进行处理,实际测试表明提高了双方的密钥序列的一致性和协商效率;最后,对全文进行总结并展望了下一步的工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 量子保密通信的基本概念
• 1.1.1 量子保密通信的基本概念
• 1.1.2 量子保密通信和传统保密通信的区别
• 1.2 量子保密通信的发展现状及前景
• 1.3 研究的内容及章节安排
• 第二章 量子保密通信的基本原理
• 2.1 量子保密通信的理论基础
• 2.1.1 海森堡不确定性原理
• 2.1.2 不可克隆原理
• 2.2 BB84 协议的原理
• 2.2.1 偏振编码的BB84 协议
• 2.2.2 BB84 的绝对安全性
• 2.2.3 量子密钥的后处理
• 2.3 量子保密通信系统的实验平台
• 2.4 本章小结
• 第三章 筛选数据的后处理典型算法及实现
• 3.1 数据协调
• 3.1.1 二分法数据协调
• 3.1.2 级联纠错
• 3.1.3 汉明编码数据协调
• 3.1.4 三种数据协调方法分析
• 3.2 数据协调算法实现
• 3.2.1 二分法数据协调算法的实现
• 3.2.2 级联编码数据协调算法的实现
• 3.3 密性放大
• 3.3.1 密性放大的要点
• 3.3.2 通用散列函数universal 2 classH 3 的介绍
• 3.3.3 密性放大的编程实现
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于LDPC 码的数据协调算法
• 4.1 LDPC 码的理论基础
• 4.1.1 LDPC 码的表示
• 4.1.2 LDPC 码校验矩阵的生成
• 4.2 LDPC 的译码算法
• 4.2.1 概率域（BP）译码
• 4.2.2 对数域（LLR BP）译码
• 4.3 基于LDPC 码的数据协调方案
• 4.3.1 基于LDPC 码的数据协调算法
• 4.3.2 基于LDPC 码数据协调的具体过程
• 4.3.3 LDPC 码的校验矩阵的生成
• 4.3.4 LDPC 的译码实现
• 4.3.5 改进的基于LDPC 码的数据协调算法
• 第五章 总结及展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果