QKD系统的基矢比对网络数据压缩传输方法及装置制造方法及图纸

本申请提供的一种QKD系统的基矢比对网络数据压缩传输方法及装置，其中压缩方法包括：获取当前QKD系统的探测概率q；根据

【技术实现步骤摘要】
QKD系统的基矢比对网络数据压缩传输方法及装置
本申请涉及量子通信
，具体涉及一种QKD系统的基矢比对网络数据压缩传输方法及装置。
技术介绍
随着历史的发展，量子力学与信息学相结合诞生的量子信息学可以高效得完成经典信息学无法完成的任务，例如量子计算机可以进行内禀的并行计算，其潜在计算能力远远超过目前的经典计算机，Shor量子算法可以破解当前广泛使用的RSA密钥；1984年Bennett等人提出量子密钥分发方案，可以实现信息论安全的密钥分发。在经历了将近三十年的发展，量子密钥分发（quantumkeydistribution，QKD）目前相关技术逐渐发展成熟，并且已经由理论分析阶段、实验室试验阶段进入了工程化实现阶段。QKD系统的经典网络数据交互单元是QKD系统不可或缺的重要组成部分，QKD系统协商网络带宽BW中主要包括：基矢比对部分网络数据BWSift；纠错部分网络数据BWEC；保密增强部分网络数据BWPA；其他网络数据BWOther，主要包含了QKD控制命令、QKD状态信息共享数据、协商网络延时监测等，这部分数据量为非常小的固定值，不会随着量子信道衰减变化而变化；因此BW=BWSift+BWEC+BWPA+BWOther。经严格分析计算，其中BWSift占QKD系统协商网络带宽95%以上，对基矢比对部分网络数据进行必要的数据压缩编码，可以极大得降低QKD系统的网络带宽需求，提升QKD系统的网络适应性，同时对该部分网络数据进行编码压缩可以有助于降低其认证密钥的消耗量，从而可以进一步提升QKD系统的成码率指标。基矢比对模块的网络数据分为两类网络交互数据，其中一类数据为接收端（Bob）至发送端（Alice）的网络交互数据，该数据中包含了位置信息和基矢信息。由于量子信道的衰减及单光子探测器有效探测效率等相关因素，实际系统中有效探测概率不会很高，因此从信息论的角度来看，信息的冗余度较高，信息熵远小于1，具有较高压缩的空间。。
技术实现思路
本申请提供一种QKD系统的基矢比对网络数据压缩传输方法及装置，以解决现有的压缩方法没有考虑量子信道的衰减及单光子探测器有效探测效率等相关因素，基矢比对网络数据仍然具有进一步压缩的问题。本申请第一方面提供一种QKD系统的基矢比对网络数据压缩方法，该方法应用于接收端，具体步骤包括：获取当前QKD系统的探测概率q；根据，其中，使值最小时所得的n值即为编码段长；获取每组探测事件的位置信息和基矢信息；将每组探测事件的位置信息以编码段长作为码元长度进行游程编码；将每组游程编码的最后一位数据后再额外添加一位数据作为基矢信息的标识，得到压缩后的基矢比对网络数据。优选地，所述将每组探测事件的位置信息以编码段长作为码元长度进行游程编码包括：获取无探测事件的窗口时间，该窗口时间包括单光子探测器的死时间和预设的无探测时间；将每组探测事件的位置信息扣除窗口时间对应位置偏移后，得到每组探测事件新的位置信息；将每组探测事件的新的位置信息根据编码段长进行游程编码。优选地，所述将每组探测事件的位置信息以编码段长作为码元长度进行游程编码还包括：若QKD系统中有设备启动或者在执行校准过程时，将第一组探测事件的位置信息采用绝对位置编码；将第二组及之后的探测事件的位置信息以编码段长作为码元长度进行游程编码。优选地，所述根据编码段长对基矢比对网络数据进行游程编码之后还包括：将输出压缩后的基矢比对网络数据根据霍夫曼编码进行编码。优选地，该方法还包括：实时监测当前的探测概率；根据实时监测当前的探测概率计算新的编码段长；如果与之前得到编码段长不同，则发送编码格式变更的告知信息，并将编码段长改为。优选地，该方法还包括：若编码段长不为8的整数倍，则将压缩后的基矢比对网络数据横向拼接或者竖向拼接进行数据重排，使得重排后的数据每行字符数为8。本申请第二方面提供一种QKD系统的基矢比对网络数据的压缩装置，该装置应用于接收端，具体结构包括：探测概率获取模块，用于获取当前QKD系统的探测概率q；段长计算模块，用于根据，其中，使值最小时所得的n值即为编码段长；探测事件获取模块，用于获取每组探测事件的位置信息和基矢信息；位置信息编码模块，用于将每组探测事件的位置信息以编码段长作为码元长度进行游程编码；基矢信息编码模块，用于将每组游程编码的最后一位数据后再额外添加一位数据作为基矢信息的标识，得到压缩后的基矢比对网络数据。优选地，位置信息编码模块包括：窗口时间获取单元，用于获取无探测事件的窗口时间，该窗口时间包括单光子探测器的死时间和预设的无探测时间；位置信息处理单元，用于将每组探测事件的位置信息扣除窗口时间对应位置偏移后，得到每组探测事件新的位置信息；位置信息编码单元，用于将每组探测事件的位置信息以编码段长作为码元长度进行游程编码。优选地，所述压缩装置还包括霍夫曼编码模块：霍夫曼编码模块，用于将输出压缩后的基矢比对网络数据根据霍夫曼编码进行编码。本申请第三方面提供一种QKD系统的基矢比对网络数据压缩方法，该方法应用于发射端，具体步骤包括：将发射基矢信息一致的网络数据合并，得到X基矢网络数据、Z基矢网络数据和真空态网络数据；将X基矢网络数据根据测量基矢选择和抽样，合并为第一抽样基矢网络数据和第二抽样基矢网络数据；获取接收端的测量基矢选择概率，并根据基矢发射选择概率、抽样选择概率和测量基矢选择概率得到第一抽样基矢网络数据、第二抽样基矢网络数据、Z基矢网络数据和真空态网络数据的概率；根据第一抽样基矢网络数据和第二抽样基矢网络数据、Z基矢网络数据和真空态网络数据的概率利用霍夫曼编码进行网络数据编码，得到压缩后的基矢比对网络数据。本申请第四方面提供一种QKD系统的基矢比对网络数据压缩方法，该方法应用于发射端，具体步骤包括：将探测基矢信息一致的网络数据合并，得到基矢一致的网络数据、基矢不一致的网络数据和真空态网络数据，其中发射端发送的基矢和接收端采用的测量基矢相同称为基矢一致，否则为不一致；将基矢一致的网络数据中抽样“bit0”的数据合并为第一抽样基矢网络数据；将基矢一致的网络数据中抽样“bit1”的数据合并为第二抽样基矢网络数据，剩余的网络数据合并为Z基矢网络数据；获取接收端的测量基矢选择概率，并根据基矢发射选择概率、抽样选择概率和测量基矢选择概率得到第一抽样基矢网络数据、第二抽样基矢网络数据、Z基矢网络数据、基矢不一致的网络数据和真空态网络数据的概率；根据第一抽样基矢网络数据、第二抽样基矢网络数据、Z基矢网络数据、基矢不一致的网络数据和真空态网络数据的概率利用霍夫曼编码进行网络数据编码，得到压缩后的基矢比对网络数据。本申请第五方面提供一种Q本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种QKD系统的基矢比对网络数据压缩方法，其特征在于，该方法应用于接收端，具体步骤包括：/n获取当前QKD系统的探测概率q；/n根据

【技术特征摘要】
1.一种QKD系统的基矢比对网络数据压缩方法，其特征在于，该方法应用于接收端，具体步骤包括：
获取当前QKD系统的探测概率q；
根据，其中，使值最小时所得的n值即为编
码段长；
获取每组探测事件的位置信息和基矢信息；
将每组探测事件的位置信息以编码段长作为码元长度进行游程编码；
将每组游程编码的最后一位数据后再额外添加一位数据作为基矢信息的标识，得到压缩后的基矢比对网络数据。


2.根据权利要求1所述的QKD系统的基矢比对网络数据压缩方法，其特征在于，所述将每组探测事件的位置信息以编码段长作为码元长度进行游程编码包括：
获取无探测事件的窗口时间，该窗口时间包括单光子探测器的死时间和预设的无探测时间；
将每组探测事件的位置信息扣除窗口时间对应位置偏移后，得到每组探测事件新的位置信息；
将每组探测事件的新的位置信息根据编码段长进行游程编码。


3.根据权利要求1或2所述的QKD系统的基矢比对网络数据压缩方法，其特征在于，所述将每组探测事件的位置信息以编码段长作为码元长度进行游程编码还包括：
若QKD系统中有设备启动或者在执行校准过程时，将第一组探测事件的位置信息采用绝对位置编码；
将第二组及之后的探测事件的位置信息以编码段长作为码元长度进行游程编码。


4.根据权利要求3所述的QKD系统的基矢比对网络数据压缩方法，其特征在于，所述根据编码段长对基矢比对网络数据进行游程编码之后还包括：
将输出压缩后的基矢比对网络数据根据霍夫曼编码进行编码。


5.根据权利要求3所述的QKD系统的基矢比对网络数据压缩方法，其特征在于，该方法还包括：
实时监测当前的探测概率；
根据实时监测当前的探测概率计算新的编码段长；
如果与之前得到编码段长不同，则发送编码格式变更的告知信息，并将编码段长
改为。


6.根据权利要求3所述的QKD系统的基矢比对网络数据压缩方法，其特征在于，该方法还包括：
若编码段长不为8的整数倍，则将压缩后的基矢比对网络数据横向拼接或者竖向拼接进行数据重排，使得重排后的数据每行字符数为8。


7.一种QKD系统的基矢比对网络数据的压缩装置，其特征在于，该装置应用于接收端，具体结构包括：
探测概率获取模块，用于获取当前QKD系统的探测概率q；
段长计算模块，用于根据，其中，使值最小时

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建，刘鹏，冯克达，
申请(专利权)人：北京中创为南京量子通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32