针对传统Cascade算法协商效率低、吞吐量不高的问题，提出了一种面向共驱混沌同步密钥分发的Cascade-Biconf信息协商算法。该算法基于奇偶校验和二分法纠错算法的原理，将所得密钥进行置乱、分块并传输校验值用以二分法纠错。与传统Cascade算法不同，Cascade-Biconf信息协商算法通过优化分块的大小降低了协商过程中的交互次数和计算量。仿真结果表明：在通信双方初始密钥误码率为0.1的情况下，Cascade-Biconf信息协商算法可将传统Cascade算法的协商效率由0.76提升到0.84，总吞吐量提升27.9%。

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。

数据协商是量子密钥分发(QKD) 协议的重要步骤之一, 其协商效率直接影响着 QKD 的密钥率。为此, 提出一种基于级联 Polar 码和多级译码方法的连续变量 QKD 数据协商协议, 该协议在多级编码调制系统的基础上, 利用纠错性能更好的级联 Polar 码作为分量码应用到多级译码中。仿真分析了该协议的性能, 结果表明所提出协议的协商效率极大提高, 同时密钥的比特错误率也极大地降低, 当信噪比等于 0.5 dB 时该协议的误比特率小于10-3。研究结果对连续变量 QKD 的应用具有重要价值。

连续变量量子密钥分发 (CV-QKD) 协议的一个重要组成部分是数据协商。在连续变量量子密钥分发的多维协商协议中引入了极化码, 提出了两种不同的基于极化码的多维协商协议。该协议包含多维协商和极化码纠错两个组成模块。利用多维协商模块可将原始长密钥分为多个 d 维向量组, 每组向量经过归一化、球面化和旋转处理变为二进制密钥串。而利用极化码纠错模块, 通信双方可共同分享冻结位置信息和冻结比特值, 实现基于极化码的逆向数据协商。该协议的可行性通过数值仿真得到了证明, 与现有的极化码逆向协商协议相比, 该协议可以在纠错成功率保持不变的条件下获得更高的协商效率。

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。

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。