基于FPGA的高速QKD系统保密增强算法实现

摘要：

量子密钥分发(QKD)过程中,保密增强算法用于消除QKD过程本身泄露以及可能被窃听者窃取的密钥信息,从而保证生成的量子密钥的安全.现有多种CPU软件实现方案.为提高算法安全性、集成度,并降低功耗,研究了采用FPGA实现的高速Toeplitz矩阵相乘保密增强算法方案.通过采用矩阵分块并行计算、流水线结构等加速运算方法,该方案在每次处理256 Kbits输入密钥时最大安全成码速率达到20 Mbps,在每次处理1 Mbits输入密钥时最大安全成码速率达到5 Mbps.此外,还能适应一次计算1 Mbits内任意长度的输入密钥,也能适应0～1之间的任意压缩比例,有助于未来实用化高速QKD系统研制.

关键词：量子光学、保密增强、矩阵分块并行计算、Toeplitz矩阵、FPGA、量子密钥分发

所属期刊栏目：36

分类号：O431.2(光学)

资助基金：Research Plan Project of National University of Defense Technology国防科技大学科研计划项目,ZK17-03-30

在线出版日期：2019-05-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：197-205