QKD后处理的LDPC误码协商算法研究及硬件实现

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量子计算的兴起给经典密码学带来了前所未有的冲击,传统观点上认为安全的加密算法在面对量子计算机强大的计算能力时显得不堪一击,而被证明绝对安全的一次一密加密算法又由于其对密钥分发的高要求而长期无用武之地。直到量子密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)系统的出现并成功解决了密钥分发的难题,绝对安全的加密才成为可能。后处理作为QKD系统中不可或缺的一环,误码协商环节一直是其主要性能瓶颈。理论研究表明,LDPC误码协商算法具有协商效率高、纠错效果好、交互次数少等优点,但其较高的实现复杂度使得若采用软件实现很难达到较高的处理速率,只能采用硬件实现。本文首先介绍了LDPC误码协商算法的相关理论,给出了协商算法的具体流程并从理论上确定了信息泄露量;然后通过编写的仿真软件确定了硬件设计参数,并在FPGA平台上设计并实现了该算法;最后进行了详尽的功能及性能测试,通过与其他实现的横向比较,表明了其性能的优越性,这对于推动高速QKD系统的发展具有一定意义。
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