针对当前连续变量量子密钥分发系统数据协调运算速度慢的问题，采用高性能FPGA板为加速设备，在OpenCL异构计算框架上实现了八维数据协调算法的并行加速运算。针对FPGA的特点，所提算法进行了如下优化：1）优化for循环表达方式，使OpenCL编译器能更好地理解设计意图，以生成有效的FPGA硬件结构，速度提高50%以上；2）内存优化，根据LDPC解码置信传播算法的特点，设计了一种哑铃式内核架构和核内、核间信息传播方式，速度提高了近1倍；3）使用聚合访问的数据读取模式减少并行工作项数量，速度提高了1倍多。仿真结果显示，在码长为2×10⁵ bit的情况下，代码优化后的协调速率为优化前的2.17倍，采用OpenCL/FPGA异构平台并行加速的协调速率是单一CPU平台的4倍以上。

针对YOLOv3算法实时目标检测性能不佳的缺陷,提出了一种适应实时目标检测的改进网络结构以及视频目标检测的新方法。首先,提出的k-means-threshold(k-thresh)方法弥补了k-means算法对聚类中心初始位置十分敏感的问题,在包括三个类别的数据集中进行聚类分析选择合适的锚框;然后,将4倍下采样和8倍下采样特征图拼接融入第三个检测层,以提高对目标的检测精度,将YOLOv3算法的平均准确率均值提高了2%;最后,通过摄像头捕捉图像和前期得到的优秀检测数据来预测新图像的目标以及加入了重新检测阈值,以提高视频检测流畅度。实验结果表明:所提基于改进的YOLOv3网络在检测精度上得以提高,实时性也有所提高,在30 min的实时检测中最大帧率达到64.26 frame/s,相比原始YOLOv3算法,实时检测速度提高了4倍左右。

在连续变量量子密钥分发(CV-QKD)多维数据协调中,协调效率和密钥传输距离取决于低密度奇偶校验(LDPC)码的纠错性能。在本研究中构造了一种拥有重复累积(RA)码中累积结构的高码率双边类型LDPC码(TET-LDPC),这种双边类型LDPC码在多维数据协调中相比于普通LDPC码可以得到更好的协调性能。经仿真结果可知,在信噪比为1.68 dB时,本文构造的码长为2×105的TET-LDPC的协调效率仍然可以达到98.48％,并得到了17.35 kb／s的安全密钥率。

针对连续变量量子密钥分发系统数据协调过程中效率偏低而造成的密钥量不易提取的问题,本文引入PEG(Progressive-edge-growth)算法构造合适度分布的LDPC校验矩阵,译码时采用LLR-BP译码算法。仿真结果表明,相同度分布下PEG方法构造出的校验矩阵比传统Mackay方法构造出的校验矩阵在译码时,能够更快达到收敛,并且在码率为05,码长为105时,PEG协调方案协调效率达到934％,提取到的安全密钥量为541 kb／s,信息传输距离为445 km。

针对当前连续变量量子密钥分发时数据协调运算速度低的问题,本文提出一种采用GPU与OpenCL异构计算的多维数据协调方案,并提出了一种静态双向十字链表存储超大规模LDPC码的校验矩阵,以适应OpenCL平台特殊要求。实验仿真结果显示,当码长为2×105时,在保证有效数据协调且相同码率的前提下,GPU平均译码速率可达到CPU的4.2倍,但牺牲了部分精度。

针对当前连续变量量子密钥分发系统数据协调运算速率低的问题,采用中央处理器/图形处理器(CPU/GPU)异构平台实现了多维数据协调算法的并行加速运算,提出了对于异构计算要求的大规模校验矩阵静态双向十字链表及多维并行协调算法。在该平台上对码长为2.048×10 ⁵的情况进行了仿真计算。通过仿真可获取收敛信噪比和协调计算时间,并计算得出协调速率、密钥传输距离和协调效率。结果表明:当码长为2.048×10 ⁵时,在保证协调效率的前提下,采用CPU/GPU异构平台并行加速的协调速率为CPU平台的5倍。

在连续变量量子密钥分发(CVQKD)多维数据协调过程中,低密度奇偶校验码(LDPC)的纠错性能直接影响协调效率和传输距离。构造了一种双边类型的低密度奇偶校验码(TET-LDPC),引入了类似于重复累积码中的累积结构以提高其纠错性能,在多维数据协调算法中得到了更小的收敛信噪比、更高的协调效率以及更远的传输距离。仿真结果表明:当TET-LDPC的码率为0.5,分组码长为2×10 ⁵时,收敛信噪比降至1.02 dB,协调效率达到了98.58%,安全密钥率达到17.61 kb/s, CVQKD系统的传输距离提高为44.9 km。

提出了一种多控制者的双向量子隐形传态方案。在该理论方案中有三个控制者协助通信,纠缠资源为最大七粒子纠缠态,其中通信者Alice和Bob以及三个控制者预先秘密共享最大七粒子纠缠态以构建量子信道。三个控制者的参与提高了通信的安全性,同时也避免了执行三粒子联合测量的复杂性。在通信过程中,首先Bob对自己密享的粒子执行酉操作,接着通信方各自对自己手中的粒子执行Bell基测量。假如控制者同意双方通信,便对自己手中的粒子执行单粒子测量并将测量结果通过经典信道传输给通信者。通信方分别结合控制者所公布的测量结果做相应的酉操作,这样便能完美地实现双向量子控制隐形传态。

针对连续变量量子密钥分发（CVQKD）通信距离较短的问题，在多维数据协调方案的基础上，利用连续密度进化和差分进化方法，设计出优质度数分布的低密度奇偶校验(LDPC)码，并提出LDPC码码字重复方法，进一步提高多维数据协调的效率，有效地降低了收敛信噪比，延长了信息传输距离。实验仿真结果表明：在分组码长为106时，收敛信噪比能够降低至-6 dB以下，协调效率可达90.27%，提取到的安全密钥量为0.22 kb/s，信息传输距离超过80 km，该方法可有效延长CVQKD系统的通信距离。

在量子高斯密钥分发实验中，后处理是提升数据协调效率和保证安全密钥提取的关键技术之一。通过分层纠错协议给出一种具体后处理的数据协调方案，并采用准循环低密度奇偶校验码与传统低密度奇偶校验码相级联的方式对信息进行压缩编码。结合零拍探测下的连续变量量子密钥分发，分析了个体攻击和集体攻击下采用正向协调和逆向协调的实验方案中密钥提取的安全性。实验结果表明:在码长为2 × 10₅ ,三、四级码率为0.3 0.95 的数据协调方案中协调效率可达91.2% 。采用最优攻击下可提取安全密钥量为3.98 kbit/s ，而传输距离达30 km 左右，证明了所提协调方案的安全性，能够满足城域网络的通信要求。