一种用所有数据进行参数估计和密钥提取的方法技术

本发明专利技术提供一种用于连续变量量子密钥分发中的用所有数据进行参数估计和密钥提取的方法。该方法具体实现步骤如下，步骤1：利用连续变量量子密钥分发系统的同步数据，相位补偿数据等数据粗略估计出量子信道的信道传输率和噪声方差；步骤2：双方进行多维协商，然后根据上一步的结果选择相应码率的纠错码进行译码，如果译码成功，协调方可利用反向多维协商恢复出非协调方的原始数据，如果译码失败，则公开本组原始数据；步骤3：协调方利用所有原始数据进行参数估计，得到更加精确的安全码率。本发明专利技术中的方法用所有原始数据进行密钥提取和参数估计，大大提高参数估计的精度，提高了数据利用率，得到更加精确的安全码率。

【技术实现步骤摘要】
一种用所有数据进行参数估计和密钥提取的方法
本专利技术涉及连续变量量子密钥分发系统
，主要是应用于连续变量量子密钥分发系统后处理中的一种可以使用所有原始数据进行密钥提取和参数估计的方法。该方法可以大大提高数据的利用率，可以提高参数估计的精度，可以得到更加精确的系统安全码率。
技术介绍
当今社会，信息安全显得尤为重要，它可以保证信息的安全传输。其中密码学扮演了非常重要的角色。虽然计算机技术的发展，尤其是量子计算机的原型机已经得到重大突破的形势下，基于数学计算复杂度的经典密码学受到了严峻的挑战。基于物理学原理的具有无条件安全性的量子密码学的优势凸显出来。连续变量量子密钥分发(Continuous-variableQuantumKeyDistribution，CV-QKD)是其中一项技术较为成熟接近实用的量子信息技术，具有很大的发展潜力。后处理是CV-QKD系统不可分割的一部分，其可以从双方的原始数据中提取出最终无条件安全的量子密钥。参数估计是其中重要的一步，其主要作用是估计量子信道的参数，包括信道传输率，过量噪声等，最终根据信道参数计算系统的安全码率。为了得到无条件安全的密钥，必须考虑有限码长效应对系统的影响。有限码长对参数估计的长度要求很高，通常随着传输距离的改变而改变。为了满足这一要求，准确的估计系统安全码率，传统方法大约需要消耗一半的原始数据，只能用剩下的数据提取密钥。这种方法不仅数据利用率低，而且只用了部分原始数据进行参数估计，其精度也不高。参数估计的数据利用率和精度对系统的安全码率都有重要的影响，因此研究一种高数据利用率且高精度的参数估计方法非常有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于连续变量量子密钥分发中的用所有数据进行参数估计和密钥提取的方法。该方法通过交换参数估计和数据协调顺序，实现用所有原始数据进行参数估计和密钥提取，提高数据利用率，提高参数估计精度，从而得到更加精确的安全码率。本专利技术通过以下步骤实现上述方法：步骤1：利用连续变量量子密钥分发系统的同步数据，相位补偿数据等粗略估计出量子信道的信道传输率和噪声方差；步骤2：双方进行多维协商，然后根据上一步的结果选择相应码率的纠错码进行译码，如果译码成功，协调方可利用反向多维协商恢复出非协调方的原始数据，如果译码失败，则公开本组原始数据；步骤3：协调方利用所有原始数据进行参数估计，得到更加精确的安全码率。步骤1的具体步骤如下：步骤1a：在双方进行量子密钥分发之前，首先发送一部分数据进行数据同步和相位补偿；步骤1b：然后利用这部分数据粗略估计量子信道的信道传输率和过量噪声，然后计算出后处理数据协调需要用到的参数，比如信噪比和噪声方差等。步骤2的具体步骤如下：步骤2a：双方利用采集的数据进行多维协商，然后根据上一步粗略得到的信噪比选择相应码率的纠错码进行纠错；步骤2b：如果纠错成功，协调方利用反向多维协商恢复出非协调方的原始数据。如果纠错失败，非协调方公开本组数据；步骤3的具体步骤如下：步骤3a：协调方利用双方所有原始数据进行参数估计，精确估计信道参数；步骤3b：根据参数估计结果和纠错结果，计算最终的安全码率。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：通过交换后处理中参数估计和数据协调的顺序，所有数据均可以用于密钥提取和参数估计。该方法提高了原始数据的利用率，可以达到100％；提高了参数估计的精度，用所有数据进行参数估计，可以得到无误差结果；可以得到更加精确的系统安全码率。与专利201610567208.0相比，本专利技术中的方法用与本组数据同传的同步数据，相位补偿数据等数据估计量子信道参数，结果更准确。且不受译码结果的限制，即使译码失败，不会影响下一组数据。附图说明图1是本专利技术中所用方法发流程图具体实施方式下面结合说明书附图详细说明本方法的具体实施方式。首先合法通信双方利用连续变量量子密钥分发系统的同步数据和相位补偿数据等数据粗略估计信道参数，包括信道传输率和噪声方差等，然后计算信噪比。假设双方原始数据为x和y，噪声为z，满足如下关系：y＝tx+z(1)其中t为与信道传输率有关的参数；x～N(0,VA)，VA为发送端的调制方差；z～N(0,σ2)，σ2为噪声方差；y～N(0,VA+σ2)。t和σ2的估计方法如下：上式中的x和y为系统的同步数据和相位补偿数据。根据(2)和(3)计算出量子信道的信噪比SNR：然后双方利用原始数据进行多维协商，并根据信噪比SNR的值选择相应码率的纠错码。接下来进行纠错步骤，如果纠错成功，协调方可以利用反向多维协商计算出非协调方的原始数据。如果纠错失败，非协调方公开本组原始数据。最后协调方用所有原始数据进行参数估计，得到精确的结果，并根据纠错情况，计算得到最终的安全码率。通过上述实例，详细说明了本专利技术中所使用的方法。本专利技术可以有效的提高数据的利用率以及参数估计的精度，从而得到更加精确的安全码率。尽管本专利技术的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本专利技术的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本专利技术的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本专利技术的保护范围应由所附的权利要求来限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用所有数据进行参数估计和密钥提取的方法，包括如下步骤：步骤1：利用连续变量量子密钥分发系统的同步数据，相位补偿数据等粗略估计出量子信道的信道传输率和噪声方差；步骤2：双方进行多维协商，然后根据上一步的结果选择相应码率的纠错码进行译码，如果译码成功，协调方可利用反向多维协商恢复出非协调方的原始数据，如果译码失败，则公开本组原始数据；步骤3：协调方利用所有原始数据进行参数估计，得到更加精确的安全码率。

【技术特征摘要】
1.一种用所有数据进行参数估计和密钥提取的方法，包括如下步骤：步骤1：利用连续变量量子密钥分发系统的同步数据，相位补偿数据等粗略估计出量子信道的信道传输率和噪声方差；步骤2：双方进行多维协商，然后根据上一步的结果选择相应码率的纠错码进行译码，如果译码成功，协调方可利用反向多维协商恢复出非协调方的原始数据，如果译码失败，则公开本组原始数据；步骤3：协调方利用所有原始数据进行参数估计，得到更加精确的安全码率。2.根据权利要求1所述的一种用所有数据进行参数估计和密钥提取的方法，步骤1的具体步骤如下：步骤1a：在双方进行量子密钥分发之前，首先发送一部分数据进行数据同步和相位补偿；步骤1b：然后利用这部分数据粗略估...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一辰，王翔宇，喻松，郭弘，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11