單向量子密鑰糾錯(cuò)協(xié)議的糾錯(cuò)性能仿真分析.pdf

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1、物理學(xué)報(bào)ActaPhys．Sin．Vo1．62，No．20(2013)200303單向量子密鑰糾錯(cuò)協(xié)議的糾錯(cuò)性能仿真分析米趙峰干(陜西理工學(xué)院物理與電信工程學(xué)院，漢中723000)(2013年5月26日收到；2013年7月6日收到修改稿)高效誤碼糾錯(cuò)是量子密鑰分配后續(xù)數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)之一．基于漢明碼校驗(yàn)子級(jí)聯(lián)單向一次通信糾錯(cuò)方案。分別對(duì)三種校驗(yàn)子級(jí)聯(lián)糾錯(cuò)能力進(jìn)行了理論和仿真分析．根據(jù)分析結(jié)果提出了一種基于混合校驗(yàn)子級(jí)聯(lián)糾錯(cuò)協(xié)議，通過(guò)優(yōu)化糾錯(cuò)流程相關(guān)參數(shù)提高密鑰生成效率．隨后對(duì)該協(xié)議的糾錯(cuò)能力及其密鑰生成效率進(jìn)行了仿真分析，最后根據(jù)誤碼率后驗(yàn)分布參數(shù)，對(duì)密鑰最終誤碼率及其置信區(qū)間進(jìn)行

2、了估計(jì)．單一校驗(yàn)子級(jí)聯(lián)糾錯(cuò)仿真結(jié)果顯示：在相同的糾錯(cuò)能力的條件下，初始誤碼率為3％

3、率分析PACS：03．67．Dd，03．67．Pp，02．60．CbDOI：10．7498／aps．62．200303簡(jiǎn)單易操作，但需要在公開(kāi)信道上進(jìn)行頻繁的信息1引言交換，且不能發(fā)現(xiàn)字段中的偶數(shù)個(gè)錯(cuò)誤比特．1993年，Brassard和Salvail[7】提出了一種級(jí)聯(lián)糾錯(cuò)協(xié)議，量子密鑰分配可以為異地的合法通信方提供這種協(xié)議能夠糾正字段中的兩個(gè)錯(cuò)誤比特．雖然它安全的密鑰，其分配過(guò)程基于量子力學(xué)測(cè)不準(zhǔn)原理的糾錯(cuò)能力強(qiáng)于二元糾錯(cuò)協(xié)議，但是它的通信次數(shù)和未知量子態(tài)不可克隆定理，巧妙地將需要分配的和計(jì)算復(fù)雜度更大．2003年，Butter等【8】基于漢明密鑰隱藏在不確定的量子通信過(guò)程中，從

4、而實(shí)現(xiàn)利碼的校驗(yàn)子提出了一種誤碼糾錯(cuò)協(xié)議，這種協(xié)議的用公開(kāi)、不安全信道傳送密鑰的目的【lJ．由于量子糾錯(cuò)次數(shù)少于二元糾錯(cuò)協(xié)議和級(jí)聯(lián)糾錯(cuò)協(xié)議，但單比特在制備、傳輸、檢測(cè)過(guò)程中不可避免地會(huì)引次糾錯(cuò)能力有限，而且都是多輪次協(xié)議，交互式通入誤碼，加之竊聽(tīng)者Eve的攻擊行為也可能會(huì)引入信消耗大量的時(shí)間．誤碼[2_5】．密鑰中的誤碼不僅會(huì)降低共享密鑰的一后來(lái)，Biham等_9．和Mayers[10】分別提出了一致性，而且直接導(dǎo)致密鑰的安全性降低．根據(jù)量子種基于交換校驗(yàn)子糾錯(cuò)方案，Liu等【l1_建議了一種密鑰分配協(xié)議的安全誤碼閾限要求，當(dāng)原始密鑰中用于信息協(xié)調(diào)的密鑰重新分配方案，這三種糾錯(cuò)方的誤

5、碼率低于某一閾限值時(shí)，通信雙方可以通過(guò)后案都是非交互式的．非交互式糾錯(cuò)協(xié)議通過(guò)單向通續(xù)數(shù)據(jù)處理獲得一定量的密鑰．因此，為了保證雙信即可實(shí)現(xiàn)誤碼糾錯(cuò)，但無(wú)法通過(guò)一次通信將誤碼方共享密鑰的一致性，在后續(xù)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中首先率降至預(yù)先設(shè)定的水平．2012年Li和Zhao[12]在前需要進(jìn)行誤碼糾錯(cuò)．人基礎(chǔ)上提出了一種基于漢明碼的校驗(yàn)子級(jí)聯(lián)糾誤碼糾錯(cuò)是后續(xù)數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)之一．錯(cuò)協(xié)議，理論上該協(xié)議通過(guò)一次單向通信即可將誤1992年，Bennea等l6】提出了二元糾錯(cuò)協(xié)議，該方法碼率降至預(yù)先設(shè)定的水平，由于僅使用單一的碼型}教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：212177)、陜西省自彝科學(xué)基金

6、(批準(zhǔn)號(hào)：2011JQ1003)和陜西省教育廳科研基金(批準(zhǔn)號(hào)：12JK0973)資助的課題．t通訊作者．E—mail：hfengzhao@126．tom④2013中國(guó)物理學(xué)會(huì)ChinesePhysicalSociety^t坳／／z婦6．iphy．口c．c他200303．1鄉(xiāng)j廠物理學(xué)報(bào)ActaPhys．Sin．Voi．62，No．20(2013)200303糾錯(cuò)，未能實(shí)現(xiàn)密鑰生成效率最大化．我們?cè)诖嘶?．2漢明碼糾錯(cuò)效率分析礎(chǔ)上提出了利用多種碼型校驗(yàn)子進(jìn)行混合級(jí)聯(lián)糾二元漢明In，，z一糾碼，n=2一1，其結(jié)構(gòu)特殊，錯(cuò)協(xié)議，然后利用MATLAB開(kāi)展數(shù)據(jù)仿真分析誤具有快速糾錯(cuò)能力．校驗(yàn)

7、的比特分別插入在第2碼糾錯(cuò)能力及其密鑰生成效率，并對(duì)糾錯(cuò)后的誤碼個(gè)位置，其中0≤f