量子密钥分发系统非调制位帧同步方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术提供了一种量子密钥分发系统非调制位帧同步方法、系统及介质，包括：同步帧选取步骤：在发送端选取长度为N的连续变量量子信号作为同步帧；计算步骤：对接收端收到的连续变量量子信号的每一样值，计算特征，计算汉明距离并确定同步位；所述连续变量量子信号为量子密钥分发系统通过量子信道传输的取值连续的信号。本发明专利技术通过截取量子信源的某些输出片段作为同步标志，并计算本发明专利技术所设计的增量标记计算匹配代价，既实现了同步功能，又减小了计算量，同时，在低信噪比的环境下，也可以成功同步。

Method, system and medium of non modulation bit frame synchronization in quantum key distribution system

The invention provides a method, system and medium for synchronization of the non modulation bit frame of the quantum key distribution system, which comprises the following steps: selecting a continuous variable quantum signal with a length of n as the synchronization frame at the transmitting end; calculating steps: docking each same value of the continuous variable quantum signal received at the receiving end, calculating features, calculating Hamming distance and determining the synchronization bit; the continuous variable Quantum signal is a continuous value signal transmitted by quantum key distribution system through quantum channel. By intercepting some output segments of the quantum signal source as the synchronization mark and calculating the incremental mark calculation matching cost designed by the invention, the synchronization function is realized and the calculation amount is reduced. At the same time, in the environment of low signal-to-noise ratio, the synchronization can also be successful.

【技术实现步骤摘要】
量子密钥分发系统非调制位帧同步方法、系统及介质
本专利技术涉及计算机
，具体地，涉及量子密钥分发系统非调制位帧同步方法、系统及介质。
技术介绍
随着信息技术的发展以及计算机计算能力的增加，追求更安全高效的通信的要求与日俱增。连续变量量子密钥分发技术是利用量子力学基本原理，在物理上保证通信的无条件安全性的一种通信方式，相比于离散变量量子密钥分发技术，能更高效的进行通信，并方便与传统光通信对接。目前连续变量量子密钥分发吸引了世界上许多研究机构对其理论和应用技术进行了深入的研究，基于这些优点，连续变量量子密钥分发技术得到了广泛的关注。连续变量量子密钥分发技术需要进行长距离通信，并且传输的光信号微弱，在接收端接收到的量子信号微弱，出于安全性考虑不宜放大，这些特性给接收端找到信号的起始位置(同步)造成了困难。从接收到密钥协商，密性放大等后处理过程，需要正确的位帧同步，否则难以保证获取密钥的正确性。所以位帧同步技术在连续变量量子密钥分发技术中显得尤为重要。公开号CN104065475B的专利公开了一种高速连续变量量子密钥分发系统及其位帧同步方法，所述位帧同步方法包括以下步骤：步骤一，发送方生成一组特殊数据作为同步帧；步骤二，发送方通过量子信道把相干态发送给接收方；步骤三，接收方使用平衡零差检测器测量相干态的位移分量；步骤四，根据步骤一从经典信道获得的特殊数据的结构信息，接收方选定合适的交替电压判定阈值和帧同步段判定阈值来判定同步帧；步骤五，若在规定的时间里，接收方都没有搜寻到同步帧，则同步失败，此时接收方需要调整交替电压判定阈值的取值和帧同步段判定阈值的取值，然后重新通信。传统的一种解决方案是使用插入设计好的同步帧的方案，即在量子信号前添加一段设计好的同步信号，使接收端能够采用计算相关或其他算法来获取同步信息。但是这种方案给系统增加了不少复杂性，需要增加额外的调制器生成特定的同步帧，增加了系统搭建的成本。同时，计算相关的算法需要计算大量的乘法，计算量较大。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种量子密钥分发系统非调制位帧同步方法及系统。根据本专利技术提供的一种量子密钥分发系统非调制位帧同步方法，包括：同步帧选取步骤：在发送端选取长度为N(N＝256,512,1024,2048,…)的连续变量量子信号作为同步帧；计算步骤：对接收端收到的连续变量量子信号的每一样值，计算特征，计算汉明距离并确定同步位；所述连续变量量子信号为量子密钥分发系统通过量子信道传输的取值连续的信号。优选地，所述同步帧选取步骤包括：对要发送的连续变量量子信号的每一位，计算一个增量标记；选取增量标记中0和1含量近似相等，分布均匀的连续N个值作为同步帧。优选地，所述计算步骤包括：对接收端接收到的连续变量量子信号的每一位，计算一个增量标记；以当前位为中心的连续N个增量标记作为特征，计算汉明距离以确定同步位。优选地，所述增量标记是用当前位置前的N个值的和减去当前位置后的N个值的和，或当前位置后的N个值的和减去当前位置前的N个值的和，并与阈值作比较得到的。优选地，与阈值作比较后，为当前位置分配一个增量标记0或1；大于阈值分配为0，否则为1，或者，大于阈值分配为1，否则为0。优选地，所述增量标记是用当前位置前的N个值的和减去当前位置后的N个值的和，或当前位置后的N个值的和减去当前位置前的N个值的和，并与阈值作比较得到的。优选地，与阈值作比较后，为当前位置分配一个增量标记0或1；大于阈值分配为0，否则为1，或者，大于阈值分配为1，否则为0。优选地，所述计算汉明距离包括逐位比较是否相同，统计不同位的总和作为汉明距离。根据本专利技术提供的一种量子密钥分发系统非调制位帧同步系统，包括：同步帧选取模块：在发送端选取长度为N(N＝256,512,1024,2048,…)的连续变量量子信号作为同步帧；计算模块：对接收端收到的连续变量量子信号的每一样值，计算特征，计算汉明距离并确定同步位；所述连续变量量子信号为量子密钥分发系统通过量子信道传输的取值连续的信号。根据本专利技术提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的量子密钥分发系统非调制位帧同步方法的步骤。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1)使用本专利技术所设计的同步方法不需要使用调制设备在连续变量量子信号中插入同步帧。2)使用本专利技术所设计的同步特征和算法进行同步可以保证同步过程在极低的信噪比条件下进行。3)本专利技术所设计的同步帧和同步算法不需要使用乘法，运算次数少，同步速率快，使用较少的计算资源就能取得较好的计算效果。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的流程图；图2为本专利技术的增量标记构造示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，根据本专利技术提供的一种量子密钥分发系统非调制位帧同步方法，包括：同步帧选取步骤：在发送端选取长度为N(N＝256,512,1024,2048,…)的连续变量量子信号作为同步帧；计算步骤：对接收端收到的连续变量量子信号的每一样值，计算特征，计算汉明距离并确定同步位；连续变量量子信号为量子密钥分发系统通过量子信道传输的取值连续的信号。同步帧选取步骤包括：对要发送的连续变量量子信号的每一位，计算一个增量标记；选取增量标记中0和1含量近似相等，分布均匀的连续N个值作为同步帧。增量标记是用当前位置前的N个值的和减去当前位置后的N个值的和，或当前位置后的N个值的和减去当前位置前的N个值的和，并与阈值作比较得到的。与阈值作比较后，为当前位置分配一个增量标记0或1；大于阈值分配为0，否则为1，或者，大于阈值分配为1，否则为0。优选地，计算步骤包括：对接收端接收到的连续变量量子信号的每一位，计算一个增量标记；以当前位为中心的连续N个增量标记作为特征，计算汉明距离以确定同步位。增量标记是用当前位置前的N个值的和减去当前位置后的N个值的和，或当前位置后的N个值的和减去当前位置前的N个值的和，并与阈值作比较得到的。与阈值作比较后，为当前位置分配一个增量标记0或1；大于阈值分配为0，否则为1，或者，大于阈值分配为1，否则为0。即两个步骤中增量标记的构造方法相同，以便在汉明距离计算中得到可靠的结果。计算汉明距离包括逐位比较是否相同，统计不同位的总和作为汉明距离。本专利技术的原理为:在发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子密钥分发系统非调制位帧同步方法，其特征在于，包括：/n同步帧选取步骤：在发送端选取长度为N的连续变量量子信号作为同步帧；/n计算步骤：对接收端收到的连续变量量子信号的每一样值，计算特征，计算汉明距离并确定同步位；/n所述连续变量量子信号为量子密钥分发系统通过量子信道传输的取值连续的信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种量子密钥分发系统非调制位帧同步方法，其特征在于，包括：
同步帧选取步骤：在发送端选取长度为N的连续变量量子信号作为同步帧；
计算步骤：对接收端收到的连续变量量子信号的每一样值，计算特征，计算汉明距离并确定同步位；
所述连续变量量子信号为量子密钥分发系统通过量子信道传输的取值连续的信号。


2.根据权利要求1所述的量子密钥分发系统非调制位帧同步方法，其特征在于，所述同步帧选取步骤包括：
对要发送的连续变量量子信号的每一位，计算一个增量标记；
选取增量标记中0和1含量近似相等，分布均匀的连续N个值作为同步帧。


3.根据权利要求1所述的量子密钥分发系统非调制位帧同步方法，其特征在于，所述计算步骤包括：
对接收端接收到的连续变量量子信号的每一位，计算一个增量标记；
以当前位为中心的连续N个增量标记作为特征，计算汉明距离以确定同步位。


4.根据权利要求2所述的量子密钥分发系统非调制位帧同步方法，其特征在于，所述增量标记是用当前位置前的N个值的和减去当前位置后的N个值的和，或当前位置后的N个值的和减去当前位置前的N个值的和，并与阈值作比较得到的。


5.根据权利要求4所述的量子密钥分发系统非调制位帧同步方法，其特征在于，与阈值作比较后，为当前位置分配一个增量标记0或1；...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹏，陈锐，曾贵华，
申请(专利权)人：上海循态信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31