单向量子密钥纠错协议的纠错性能仿真分析.pdf

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1、物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．62，No．20(2013)200303单向量子密钥纠错协议的纠错性能仿真分析米赵峰干(陕西理工学院物理与电信工程学院，汉中723000)(2013年5月26日收到；2013年7月6日收到修改稿)高效误码纠错是量子密钥分配后续数据处理的关键技术之一．基于汉明码校验子级联单向一次通信纠错方案。分别对三种校验子级联纠错能力进行了理论和仿真分析．根据分析结果提出了一种基于混合校验子级联纠错协议，通过优化纠错流程相关参数提高密钥生成效率．随后对该协议的纠错能力及其密钥生成效率进行了仿真分析，最后根据误码率后验分布参数，对密钥最终误码率及其置信区间进行

2、了估计．单一校验子级联纠错仿真结果显示：在相同的纠错能力的条件下，初始误码率为3％

3、率分析PACS：03．67．Dd，03．67．Pp，02．60．CbDOI：10．7498／aps．62．200303简单易操作，但需要在公开信道上进行频繁的信息1引言交换，且不能发现字段中的偶数个错误比特．1993年，Brassard和Salvail[7】提出了一种级联纠错协议，量子密钥分配可以为异地的合法通信方提供这种协议能够纠正字段中的两个错误比特．虽然它安全的密钥，其分配过程基于量子力学测不准原理的纠错能力强于二元纠错协议，但是它的通信次数和未知量子态不可克隆定理，巧妙地将需要分配的和计算复杂度更大．2003年，Butter等【8】基于汉明密钥隐藏在不确定的量子通信过程中，从

4、而实现利码的校验子提出了一种误码纠错协议，这种协议的用公开、不安全信道传送密钥的目的【lJ．由于量子纠错次数少于二元纠错协议和级联纠错协议，但单比特在制备、传输、检测过程中不可避免地会引次纠错能力有限，而且都是多轮次协议，交互式通入误码，加之窃听者Eve的攻击行为也可能会引入信消耗大量的时间．误码[2_5】．密钥中的误码不仅会降低共享密钥的一后来，Biham等_9．和Mayers[10】分别提出了一致性，而且直接导致密钥的安全性降低．根据量子种基于交换校验子纠错方案，Liu等【l1_建议了一种密钥分配协议的安全误码阈限要求，当原始密钥中用于信息协调的密钥重新分配方案，这三种纠错方的误

5、码率低于某一阈限值时，通信双方可以通过后案都是非交互式的．非交互式纠错协议通过单向通续数据处理获得一定量的密钥．因此，为了保证双信即可实现误码纠错，但无法通过一次通信将误码方共享密钥的一致性，在后续数据处理过程中首先率降至预先设定的水平．2012年Li和Zhao[12]在前需要进行误码纠错．人基础上提出了一种基于汉明码的校验子级联纠误码纠错是后续数据处理的关键技术之一．错协议，理论上该协议通过一次单向通信即可将误1992年，Bennea等l6】提出了二元纠错协议，该方法码率降至预先设定的水平，由于仅使用单一的码型}教育部科学技术研究重点项目(批准号：212177)、陕西省自彝科学基金

6、(批准号：2011JQ1003)和陕西省教育厅科研基金(批准号：12JK0973)资助的课题．t通讯作者．E—mail：hfengzhao@126．tom④2013中国物理学会ChinesePhysicalSociety^t坳／／z妇6．iphy．口c．c他200303．1乡j厂物理学报ActaPhys．Sin．Voi．62，No．20(2013)200303纠错，未能实现密钥生成效率最大化．我们在此基2．2汉明码纠错效率分析础上提出了利用多种码型校验子进行混合级联纠二元汉明In，，z一纠码，n=2一1，其结构特殊，错协议，然后利用MATLAB开展数据仿真分析误具有快速纠错能力．校验

7、的比特分别插入在第2码纠错能力及其密钥生成效率，并对纠错后的误码个位置，其中0≤f