【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子通信与量子密码后处理的，具体涉及一种用于量子密钥分发的slice协商方法。
技术介绍
1、量子密钥分发(quantum key distribution,qkd)是量子信息科学中一个非常重要的分支，其基本原理是基于密码学、信息论、量子力学，因而具有无条件安全特点，是目前量子密码学研究领域的热点。
2、一次完整的qkd过程包括量子部分和后处理部分，如图1所示；量子部分包括量子态的制备、传输和测量等步骤；后处理部分包括基选择、参数估计、数据协商、隐私放大等步骤，其中数据协商部分的复杂度最高，包含协商和纠错，其协商效率直接影响到最终的安全码率和最远传输距离。
3、根据量子态希尔伯特编码空间的维度不同，可以将qkd协议分为离散变量(discrete variable，dv)-qkd与连续变量(continuous variable，cv)-qkd两类。而在cv-qkd的数据协商过程中，需要先把连续变量通过协商算法量化为二进制变量，再通过信道纠错码(如polar码)进行纠错。
4、目前在cv-qkd的数据协商过程中，slice协商是比较常用的数据协商方法，其由于每脉冲能够提供超过1bit的信息，在高信噪比条件下仍能保持较高的协商效率。polar码又称为极化码，具有低复杂度、低时延、无误码平层、短码性能好等诸多优势，是目前唯一被严格证明能达到香农极限的纠错码。但在slice协商中，有限码长下极化码会极化不充分，导致块误码率(bler)性能不够好。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决目前在slice协商中，有限码长下极化码会极化不充分，导致bler性能不够好的问题，提供一种用于量子密钥分发的slice协商方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
3、一种用于量子密钥分发的slice协商方法，包括以下步骤：
4、s1：将bob通信方的连续变量进行分层量化，得到多个二进制序列；
5、s2：对最佳码率达到预设的码率阈值的二进制序列进行pc-polar级联码编码，确定pc校验位集合和冻结比特位集合，并将最佳码率未达到预设的码率阈值的二进制序列公开作为边信息；
6、s3：根据pc校验位集合和冻结比特位集合在alice通信方进行多阶段译码，并利用边信息辅助译码，根据译码结果得到与bob通信方一致的量子密钥。
7、上述方案中，通过在极化码基础上增加奇偶校验(parity check，pc)码，进行pc-polar级联码编码，提高了路径选择的可靠性，提高了bler性能，解决了有限码长下，极化码极化不充分带来的问题。而且在较宽码长、码率范围内，所构造的码字在载荷大小细颗粒度(如1bit间隔)下具有稳定且优异的性能。
8、优选的，步骤s1具体为：将实数轴划分为m＝2m个量化区间，将每个落在不同量化区间的连续变量映射成m个二进制序列。
9、优选的，在步骤s1中，划分量化区间的方法为等概率划分或等长度划分。
10、优选的，在步骤s2中，通过下式计算第i个二进制序列的最佳码率：
11、
12、其中，i(∞)为最大信息量，i(snr)为信噪比snr条件下的信息量。
13、优选的，在步骤s2中，pc-polar级联码编码包括以下步骤：
14、设定码长q、信息位长度k、母码长度和速率匹配集合r，并估计较可靠的pc比特数量其中，a为信息比特中子信道错误概率相对较高的信息比特数量，lb为对数；
15、确定k+f个较可靠子信道中的最小行重wmin，其中不包括速率匹配集合r中的元素，并计算行重为wmin的子信道的个数
16、按照可靠度递减的顺序，分别预选f1个行重为wmin和f2个行重为2wmin的子信道作为pc比特位置，并跳过速率匹配集合r中的元素；
17、然后按照可靠度递减的顺序选择k个位置形成信息比特位置集合，并跳过速率匹配集合r中的元素和f1+f2个较可靠的pc比特位置；将剩余所有不属于速率匹配集合r的子信道位置选为额外的pc比特位置集合；将速率匹配集合r中的元素选为冻结比特位置集合；
18、从pc比特位置开始，按照间隔p向前选取信息比特位置作为pc校验方程成员，从而确定pc校验位集合。
19、优选的，所述较可靠子信道根据极化权重算法生成。
20、优选的，如果则f1＝f，f2＝0；如果则
21、优选的，所述边信息还包括alice通信方的连续变量。
22、优选的，在步骤s3中，多阶段译码的过程通过计算对数似然比进行译码判决，
23、多阶段译码中对数似然比为：
24、
25、当时判定否则
26、其中，为已知的各级二进制序列，y＝y为bob通信方的连续变量。
27、优选的，在多阶段译码的过程中，当遇到pc校验比特时，只保留校验通过的路径，剪除所有校验不通过的路径。
28、本专利技术有益的技术效果：
29、本专利技术提供了一种用于量子密钥分发的slice协商方法，通过在极化码基础上增加奇偶校验码，进行pc-polar级联码编码，提高了路径选择的可靠性，提高了bler性能，解决了有限码长下，极化码极化不充分带来的问题。而且在较宽码长、码率范围内，所构造的码字在载荷大小细颗粒度(如1bit间隔)下具有稳定且优异的性能。
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1.一种用于量子密钥分发的Slice协商方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于量子密钥分发的Slice协商方法，其特征在于，步骤S1具体为：将实数轴划分为M＝2m个量化区间，将每个落在不同量化区间的连续变量映射成m个二进制序列。
3.根据权利要求2所述的一种用于量子密钥分发的Slice协商方法，其特征在于，在步骤S1中，划分量化区间的方法为等概率划分或等长度划分。
4.根据权利要求1所述的一种用于量子密钥分发的Slice协商方法，其特征在于，在步骤S2中，通过下式计算第i个二进制序列的最佳码率：
5.根据权利要求1所述的一种用于量子密钥分发的Slice协商方法，其特征在于，在步骤S2中，PC-Polar级联码编码包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种用于量子密钥分发的Slice协商方法，其特征在于，所述较可靠子信道根据极化权重算法生成。
7.根据权利要求5所述的一种用于量子密钥分发的Slice协商方法，其特征在于，如果则f1＝f，f2＝0；如果则
8.根据权利要求
9.根据权利要求1所述的一种用于量子密钥分发的Slice协商方法，其特征在于，在步骤S3中，多阶段译码的过程通过计算对数似然比进行译码判决，
10.根据权利要求1所述的一种用于量子密钥分发的Slice协商方法，其特征在于，在多阶段译码的过程中，当遇到PC校验比特时，只保留校验通过的路径，剪除所有校验不通过的路径。
...【技术特征摘要】
1.一种用于量子密钥分发的slice协商方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于量子密钥分发的slice协商方法，其特征在于，步骤s1具体为：将实数轴划分为m＝2m个量化区间，将每个落在不同量化区间的连续变量映射成m个二进制序列。
3.根据权利要求2所述的一种用于量子密钥分发的slice协商方法，其特征在于，在步骤s1中，划分量化区间的方法为等概率划分或等长度划分。
4.根据权利要求1所述的一种用于量子密钥分发的slice协商方法，其特征在于，在步骤s2中，通过下式计算第i个二进制序列的最佳码率：
5.根据权利要求1所述的一种用于量子密钥分发的slice协商方法，其特征在于，在步骤s2中，pc-polar级联码编码包括以下步骤：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：郭邦红，张锐，谢欢文，
申请(专利权)人：广东国腾量子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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