全文阅读精要

1. 研究背景与目的：

• 背景：量子密钥分发（QKD）可以为远程用户提供理论上绝对安全的密钥，但实际系统中存在误码问题。

• 目的：提升密钥纠错的性能，减少密钥纠错过程中泄露的信息量，提高QKD的安全成码率。

2. 极化码与密钥纠错：

• 极化码：一种能够达到香农极限的信道编码方式，具有较低的解码复杂度。

• 密钥纠错现状：基于极化码的密钥纠错方法存在错误路径的后验概率高于正确路径的问题。

3. 奇偶校验极化码：

• 原理：将原本要发送的冻结位比特信息替换为这些冻结位的奇偶校验信息，利用奇偶校验来检测译码错误。

• 优点：提高密钥纠错获得正确结果的概率，减少信息泄露。

4. 奇偶校验计算：

• 方法：采用分组奇偶校验，每个奇偶校验值由当前冻结位比特、当前冻结位与上一个冻结位之间的信息比特、以及上一个冻结位之前的部分信息比特异或而成。

• 优化：通过跳过路径中的冻结比特来扩大奇偶校验的检测范围。

5. 仿真结果：

• 评价指标：协商效率和纠错失败概率（FER）。

• 结果：在各种码率设置下，基于奇偶校验极化码的密钥纠错方法（Pc-Polar）的FER均低于传统的极化码方法（Polar）。在量子比特误码率为0.01048时，Pc-Polar的纠错效率达到1.34，安全成码率可达1319 b/s。

6. 实验验证：

• 系统参数：基矢比对因子为0.5，发射频率为625 MHz，信号态和诱骗态的平均光子数分别为0.8和0.1。

• 结果：在相同的实验条件下，Pc-Polar方法的安全成码率高于Polar方法，验证了其在实际QKD系统中的有效性。

7. 研究意义：

• 通过引入奇偶校验极化码并优化编码策略，本文提出的密钥纠错方法在提高QKD系统安全成码率方面取得了显著成效。

• 该方法为解决QKD系统中的误码问题提供了新的思路和技术手段。

8. 未来展望：

• 进一步优化奇偶校验极化码的编码和解码算法，提高密钥纠错的效率和安全性。

• 探索奇偶校验极化码在其他通信领域的应用潜力。