孙添资 刘世民 肖海龙 张 影 冯 宝

1(国网内蒙古东部电力有限公司信息通信分公司 内蒙古 呼和浩特 010010) 2(南京南瑞国盾量子技术有限公司 江苏 南京 211000) 3(南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏 南京 211000)

0 引 言

量子信息作为物理学和信息学的交叉学科，在过去近50年内取得了迅猛的发展。其中量子算法、量子密钥分配、量子纠错码等都取得了突破性的成果[1-5]，并且对一些传统的信息技术产生了巨大的冲击。例如Shor在1994年提出的因子分解算法[2]，在时间效率上相比较于经典算法有着指数级的加速，从而对经典的公钥密码体制产生了巨大威胁。经典信息论已经证明，采用一次一密的加密方案，能够实现绝对的安全性[6-7]。该方案的关键在于密钥传输的安全性。量子密钥分配(Quantum Key Distribution,QKD)以量子力学的基本理论为依据[8-9]，其中最为著名的协议由Bennett和Brassard于1984年提出[10](后被称为BB84协议) ,理论上可以证明在该协议中密钥的分配过程具有无条件的安全性[11-12]。QKD协议的唯一要求是量子比特在信道上传输的错误率低于某个阈值，然而在真实的量子信息传输过程中，量子比特并非处于完全孤立的量子系统中，会无可避免地受到噪声干扰从而产生错误[13-14]，使得量子比特传输的错误率大幅提高。其后果是通信双方误认为有窃听者的存在[15]，从而使得协议终止，或者双方的最终密钥不一致。量子纠错码的作用就是降低量子比特传输的错误率[16]，与经典纠错码类似，量子纠错码通过引入冗余信息，使得编码具有一定的纠错能力[17]。……