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基于低密度奇偶校验码的相干态连续变量量子密钥分配数据调和研究

作　者: 马祥春
导　师: 田成林；邹宏新
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 物理学
关键词: 连续变量量子密钥分配低密度奇偶校验码数据调和相关分散信源编码
分类号: O431.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 21次
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内容摘要

连续变量量子密钥分配(CVQKD)是利用光场量子态的正交振幅和正交相位进行编码的量子密钥分配方案,相对于离散变量量子密钥分配,可以使用标准通信元器件和通信波段,探测容易,抗干扰性能好,具有很好的应用前景。本文从量子力学基本原理入手,详细介绍了相干态CVQKD的基本原理、实验方案,并着重介绍了实验方案中的相位控制和平衡零拍探测技术,给出了自动锁定相位的程序算法,比较了相位锁定的性能,以及利用平衡零拍进行差分探测的实现过程。在介绍CVQKD后,本文重点研究了CVQKD经典后续数据处理过程。后续数据处理过程主要包括数据调和与保密放大两部分,文中分别予以了详述,并特别研究了低密度奇偶校验码(LDPC码)在数据调和中的具体应用。本文从经典的LDPC码信道编码到相关信源编码的推广,从LDPC码的编译码原理到其纠错的思想本质,从LDPC码应用于数据调和的算法设计到程序的具体实现,以及LDPC码性能的检验和原理性验证等一系列问题做了深入的研究和探讨,程序仿真结果展现了LDPC码在CVQKD数据调和中卓越的纠错性能。最后,结合自己编写的数据调和软件,简单介绍了数据调和的步骤和实现过程,为进一步进行CVQKD后处理软硬件设计奠定了基础。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第一章引言  10-16
  1.1 量子密钥分配概述  10-12
    1.1.1 密钥的安全性  10-11
    1.1.2 QKD 协议  11-12
  1.2 连续变量量子密钥分配的发展  12-15
    1.2.1 高斯协议  13-14
    1.2.2 离散调制协议  14-15
  1.3 本文的主要内容和结构  15-16
第二章相干态连续变量量子密钥分配  16-27
  2.1 相干态CVQKD 的基本原理与实验方案  16-22
    2.1.1 相干态CVQKD 的基本原理  16-18
    2.1.2 相干态CVQKD 的实验方案  18-22
      2.1.2.1 相位控制  19-21
      2.1.2.2 平衡零拍探测  21-22
      2.1.2.3 无开关协议  22
  2.2 CVQKD 后续数据处理  22-27
    2.2.1 数据调和  23-24
    2.2.2 保密放大  24-27
      2.2.2.1 通用散列函数  24
      2.2.2.2 碰撞熵  24-25
      2.2.2.3 保密放大实施方案  25-27
第三章 LDPC码及其纠错原理  27-38
  3.1 LDPC 码的发展  27-28
  3.2 LDPC 码的纠错原理  28-35
    3.2.1 LDPC 码的表示  28-31
    3.2.2 LDPC 码的编码  31-32
    3.2.3 LDPC 码的译码  32-35
  3.3 LDPC 码在数据调和中的应用  35-38
    3.3.1 数据调和的相关信源描述  35-36
    3.3.2 相关信源编码  36
    3.3.3 相关信源译码  36-38
第四章 LDPC码的构造及数据调和的程序实现  38-45
  4.1 随机构造法构造LDPC 码校验矩阵  38-40
  4.2 数据调和编码  40-41
  4.3 数据调和纠错译码  41-43
  4.4 数据调和误码率统计  43-45
第五章数据调和软件简介  45-49
  5.1 软件介绍及参数设置  45-47
  5.2 仿真实例演示  47-49
总结与展望  49-51
致谢  51-52
参考文献  52-57
作者在学期间取得的学术成果  57-58
附录A LDPC码校验矩阵随机构造法程序(部分)  58-61
附录B 数据调和编码程序(部分)  61-62
附录C 数据调和译码程序(部分)  62-63

基于低密度奇偶校验码的相干态连续变量量子密钥分配数据调和研究

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