CN114422081B - 基于crc-scl译码算法的qkd后处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于CRC‑SCL译码算法的QKD后处理系统及方法，系统包括发送方和接收方，所述发送方包括信息交互单元，参数估计单元，纠错单元和保密放大单元；所述接收方包括信息交互单元，参数估计单元，纠错单元和放大单元。本发明针对连续变量量子密钥分发特点，结合不同码长的纠错码各自性能特点，在经典的多边LDPC码多维协商的基础上，引入极化码进行级联译码，充分利用了基于CRC‑SCL译码算法的极化码在中短码长的优越纠错性能，最终完成译码。本发明提升了数据协调效率，保障了纠错效率，进一步提高了QKD系统的量子密钥生成率，保证了系统整体性能。

Description

基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理系统及方法
技术领域
本发明涉及量子信息与光通信技术，更具体地，涉及一种基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理系统及方法。
背景技术
量子密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)是量子密码学的一个重要分支，使用单光子、纠缠光子、相干态光场等作为载体来传输密钥信息。它可以使合法通信双方(发送端称之为Alice，接收端称之为Bob)共享一组信息理论上无条件安全的密钥。
量子密钥分发主要分为离散变量量子密钥分发(Discrete Variable QuantumKey Distribution,DV-QKD)和连续变量量子密钥分发(Continuous Variable QuantumKey Distribution,CV-QKD)两种。复杂的后处理算法尤其是数据协调算法一直是限制连续变量量子密钥分发系统性能的重要因素，其对系统的传输距离和安全码率都有影响，尤其是当系统应用场景越来越灵活或传输环境不稳定时，具备信噪比兼容的数据协调算法是系统稳定生成密钥的保障。
对于CV-QKD系统来说，它通过连续变量来传输信息，因此需要通过数据协商将连续变量转化为离散变量，再根据离散变量通过不同的信道纠错码来进行误码纠错，使得通信双方得到一致的比特序列。
Polar码又称为极化码，是由Arikan于2008年提出的一种新型的前向纠错技术，具有低复杂度、低时延、无误码平层、短码性能好等诸多显著优势，是目前唯一被严格证明能达到香农极限的纠错码。在码长足够大时，极化码通过串行抵消(SuccessiveCancellation，SC)译码算法能够达到信道容量的极限(即香农界)。然而在实际系统中，编码码长较长导致系统复杂度过大，难以实现应用。改进的SC算法—连续消除列表(Successive Cancellation List，SCL)算法显著提升了短至中等码长的极化码纠错性能，所以受到了越来越多的关注。
现有专利(CN108566213A)中公开了一种极化码的串行抵消列表比特翻转译码方法，该专利，通过将比特翻转的译码思想引入现有的CRC-SCL译码器中，形成了SCLF译码器，进一步提升了极化码在有限码长情况下的BLER性能，该专利中的SCLF译码方法的BLER性能，总是超过具有同样列表数的CRC-SCL译码器约0.15-0.2分贝，在中等或较高信噪比(大于等于2.5分贝)的情况下，与CRC-SCL译码器相比，该专利中的SCLF译码器在提升BLER性能的同时，不会引入额外的时间复杂度，并且SCLF译码器的比特翻转译码过程是基于CRC-SCL译码器的，这意味这同样的译码硬件电路可以重复使用，SCLF译码器不会带来额外的硬件复杂度。然而，该专利对如何提高CV-QKD系统的数据协调效率，保障纠错成功率鲜有报道。
现有专利(CN112769558A)通过纠错单元合理设计纠错码的校验矩阵，使其能够通过打孔算法降低码率共用一套校验矩阵，并通过参数估计选用合理的纠错算法和合理的纠错步骤，有利于提高量子密钥分发过程的稳定性和鲁棒性。但是该方法没有考虑除LDPC码以外的纠错码，是否能在一定情况下，纠错性能优于LPDC码。
现有专利(CN111200493A)针对相位偏振联合调制QKD系统以及其使用的双速协议的特点，信息交互单元中无需传统的收发方基矢比对步骤，降低了信息交互量，提高了后处理效率。但该方法没有对协调纠错算法进行具体详细的优化。
发明内容
本发明提供一种基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理系统，该系统可提高CV-QKD系统的数据协调效率，保障纠错成功率。
本发明的又一目的在于提供上述基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理系统的处理方法。
为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：
一种基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理系统，包括发送端和接收端；所述发送端包括第一信息交互单元、第一参数估计单元、第一纠错单元和第一保密放大单元，所述第一信息交互单元、第一参数估计单元、第一纠错单元和第一私密放大单元依次连接；所述接收端包括第二信息交互单元、第二参数估计单元、第二纠错单元和第二保密放大单元，所述第二信息交互单元、第二参数估计、第二纠错单元和第二私密放大单元依次连接；
所述第一信息交互单元、第一参数估计单元、第一纠错单元和第一保密放大单元通过信道分别与第二信息交互单元、第二参数估计单元、第二纠错单元和第二保密放大单元一一对应相连。
进一步地，所述第一信息交互单元和第二信息交互单元用于传输比特及量子信息，根据发送端原始密钥KRa和接收端原始密钥KRb，通过基矢比对，分别得到发送端筛后密钥KSa和接收端筛后密钥KSb。
进一步地，所述第一参数估计单元和第二参数估计单元用于交换筛后密钥比特后通过参数估计算法获取传输信道的量子误码率；所述第一纠错单元和第二纠错单元用于纠正剩余筛后密钥的误码，使得发送端和接收端持有一致的密钥串。
进一步地，所述第一保密放大单元和第二保密放大单元分别根据第一参数估计单元和第二参数估计单元所得到的量子无码率计算安全信息熵，然后通过哈希函数处理得到完全安全的密钥。
一种基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理方法，包括以下步骤：
S1：第一信息交互单元和第二信息交互单元进行信息交互，发送端Alice先通过量子信道发送量子比特，并记录原始密钥KRa，接收端Bob接收量子比特，获得原始密钥KRb；
接收端公布检测到量子的时刻，第一信息交互单元和第二信息交互单元进行基矢比对、时间对比，丢弃掉接收端基矢比对单元未接收量子时刻对应密钥比特，并根据选用的量子密钥分发协议内容保留可用密钥；发送端和接收端在这一过程中所保留的密钥比特分别组成发送端筛后密钥KSa和接收端筛后密钥KSb；
S2：所述发送端和接收端从筛后密钥KSa、KSb中随机挑选一小部分进行公开的密钥比对，并计算该密钥的量子误码率；
S3：第一纠错单元和第二纠错单元在经典信道中通过纠错算法纠正剩余筛后密钥的误码，使得发送端和接收端持有一致的密钥串；
S4：第一保密放大单元和第二保密放大单元根据第一保密放大单元和第二保密放大单元中执行纠错过程中所得到的速率上限，接着利用哈希函数从协调后的数据中去除可能泄露给窃听者的信息，得到安全密钥。
进一步地，所述步骤S2中，若量子误码率高于或等于阈值，则舍弃本次传输所有信息比特；若量子误码率小于阈值，则对传输信道进行参数估计，并调用第一纠错单元和第二纠错单元对剩余的信息比特进行误码纠错。
进一步地，所述S3的具体过程是：
S31：发送端Alice和接收端Bob将所得筛后密钥KSa、KSb，通过多维协商得到离散形式数据V和U，以较长的码长进行分组；
S32：在反向协调情况下，利用长码长的多边LDPC码纠错；
S33：通过初始似然比统计初始的错误数目，然后迭代译码，在错误数量降低到预设门限时，停止译码，将剩余错误以较短的码长重新统计分组；
S34：基于校验函数对收发双方的码字进行校验，对校验结果不一致的码字分组，采用中短码长的极化码进行二级纠错译码。
进一步地，所述步骤S34使用极化码进行数据协调纠错的具体步骤如下：
S341：在反向协调下，Bob通过随机数生成器生成一组随机的待编码序列，然后编码生成一组与密钥无关的极化码W；
S342：将编码得到的极化码W与Bob筛选密钥进行二进制加操作即异或操作，形成序列f，将它通过经典信道发送给Alice；
S343：f与Alice筛选密钥异或后，相当于把错误转移到了极化码上；
S344：对有错误的极化码进行CRC-SCL算法译码纠错；
S345：得到正确的极化码W，最后与f异或分离出双方一致的密钥。
进一步地，所述步骤S344中的CRC-SCL译码包括软信息计算过程：
a)计算信道输出信号的信道对数似然比CLLR：
式中，δ2为高斯白噪声AWGN信道下的噪声方差，yi为信道输出信号，i＝1,2,…，N，N为码长；
b)根据译码蝶形图，使用CLLR值计算蝶形图中各层级的上节点和下节点LLR：
式中，表示取估值比特/>中的奇数序号的比特值，同理/>表示取/>中的偶数序号的比特值；/>表示总码长为N的第2i-1个LLR，/>表示码长为N/2的第i个LLR；
c)计算部分和项：
其中B函数定义为：
B(a,b)＝(b/2amod2)
式中，s、i分别代表第s层级和当前译码的第i个比特；z表示每个层级中触发的索引下标。
进一步地，所述步骤S344中的CRC-SCL译码还包括判决计算过程：
a)路径度量值计算：
式中，表示第l路径第i-1比特对应的路径度量值；/>表示第l条路径的第i个比特对数似然比；/>表示第l条路径的当前译码比特；η表示极化码编码时的固定比特且取值错误的集合；
b)对扩展出的2L条路径进行排序筛选，选择PM值最小的前L条所对应的路径；
c)通过CRC校验得到译码输出序列：
对保留下来的所有L条候选码字进行CRC校验，若存在通过校验的路径，则选择PM值最小的路径作为译码输出；若L条路径均未能通过CRC校验，则直接选择PM值最小的译码路径。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
(1)本发明利用了基于级联循环冗余校验(CRC)码的SCL译码算法在中短码长的极化码超过Turbo码、LDPC码的优越纠错性能。
(2)提出了一种适用于CV-QKD系统的后处理方法，同时结合了LDPC码在长码长编码的优势，有效的提高了QKD系统的安全性，提升了数据协调效率，进而提高了系统的量子密钥生成率。
附图说明
图1是本发明一种基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理系统的总框图；
图2是本发明一种基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理系统的功能架构图；
图3是本发明一种基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理方法的流程图；
图4是本发明一种基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理方法的数据协调结构图；
图5是本发明一种基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理方法的数据协调具体流程图；
图6是本发明一种基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理方法的译码算法流程图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1和图2所示，一种基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理系统，包括发送端和接收端；所述发送端包括第一信息交互单元、第一参数估计单元、第一纠错单元和第一保密放大单元，所述第一信息交互单元、第一参数估计单元、第一纠错单元和第一私密放大单元依次连接；所述接收端包括第二信息交互单元、第二参数估计单元、第二纠错单元和第二保密放大单元，所述第二信息交互单元、第二参数估计、第二纠错单元和第二私密放大单元依次连接；
所述数据协调包括纠错与保密放大过程；
所述第一信息交互单元、第一参数估计单元通过量子信道分别与第二信息交互单元、第二参数估计单元一一对应相连；所述第一纠错单元和第一保密放大单元通过经典信道分别与第二纠错单元和第二保密放大单元一一对应相连。
实施例2
如图3所示，一种基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理方法，包括以下步骤：
S1：第一信息交互单元和第二信息交互单元进行信息交互，发送端先通过量子信道发送量子比特，并记录原始密钥KRa，接收端接收量子比特，获得原始密钥KRb；
接收端公布检测到量子的时刻，第一信息交互单元和第二信息交互单元进行基矢比对、时间对比，丢弃掉接收端基矢比对单元未接收量子时刻对应密钥比特，并根据选用的量子密钥分发协议内容保留可用密钥；发送端和接收端在这一过程中所保留的密钥比特分别组成发送端筛后密钥KSa和接收端筛后密钥KSb；
S2：所述发送端和接收端从筛后密钥KSa、KSb中随机挑选一小部分进行公开的密钥比对，并计算该密钥的量子误码率；
S3：第一纠错单元和第二纠错单元在经典信道中通过纠错算法纠正剩余筛后密钥的误码，使得发送端和接收端持有一致的密钥串；
S4：第一保密放大单元和第二保密放大单元根据第一保密放大单元和第二保密放大单元中执行纠错过程中所得到的速率上限，接着利用哈希函数从协调后的数据中去除可能泄露给窃听者的信息，得到安全密钥。
步骤S2中，若量子误码率高于或等于阈值，则舍弃本次传输所有信息比特；若量子误码率小于阈值，则对传输信道进行参数估计，并调用第一纠错单元和第二纠错单元对剩余的信息比特进行误码纠错。
如图4所示，步骤S3包括高斯变量球面化、LDPC码纠错、极化码纠错、安全密钥生成四个模块。
如图5所示，步骤S3的具体过程是：
S31：发送端Alice和接收端Bob将所得筛后密钥KSa、KSb，通过多维协商得到离散形式数据V和U，以较长的码长进行分组；
S32：在反向协调情况下，利用长码长的多边LDPC码纠错；
S33：通过初始似然比统计初始的错误数目，然后迭代译码，在错误数量降低到预设门限时，停止译码，将剩余错误以较短的码长重新统计分组；
S34：基于校验函数对收发双方的码字进行校验，对校验结果不一致的码字分组，采用中短码长的极化码进行二级纠错译码。
步骤S34使用极化码进行数据协调纠错的具体步骤如下：
S341：在反向协调下，Bob通过随机数生成器生成一组随机的待编码序列，然后编码生成一组与密钥无关的极化码W；
S342：将编码得到的极化码W与Bob筛选密钥进行二进制加操作即异或操作，形成序列f，将它通过经典信道发送给Alice；
S343：f与Alice筛选密钥异或后，相当于把错误转移到了极化码上；
S344：对有错误的极化码进行CRC-SCL算法译码纠错；
S345：得到正确的极化码W，最后与f异或分离出双方一致的密钥。
如图6所示，步骤S344中的CRC-SCL译码包括软信息计算过程：
a)计算信道输出信号的信道对数似然比CLLR：
式中，δ2为高斯白噪声AWGN信道下的噪声方差，yi为信道输出信号，i＝1,2,…，N，N为码长；
b)根据译码蝶形图，使用CLLR值计算蝶形图中各层级的上节点和下节点LLR：
式中，表示取估值比特/>中的奇数序号的比特值，同理/>表示取中的偶数序号的比特值；/>表示总码长为N的第2i-1个LLR，/>表示码长为N/2的第i个LLR；
c)计算部分和项：
其中B函数定义为：
B(a,b)＝(b/2amod2)
式中，s、i分别代表第s层级和当前译码的第i个比特；z表示每个层级中触发的索引下标。
步骤S344中的CRC-SCL译码还包括判决计算过程：
a)路径度量值计算：
式中，表示第l路径第i-1比特对应的路径度量值；/>表示第l条路径的第i个比特对数似然比；/>表示第l条路径的当前译码比特；η表示极化码编码时的固定比特且取值错误的集合；
b)对扩展出的2L条路径进行排序筛选，选择PM值最小的前L条所对应的路径；
c)通过CRC校验得到译码输出序列：
对保留下来的所有L条候选码字进行CRC校验，若存在通过校验的路径，则选择PM值最小的路径作为译码输出；若L条路径均未能通过CRC校验，则直接选择PM值最小的译码路径。
实施例3
如图1和图2所示，一种基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理系统，包括发送端和接收端；所述发送端包括第一信息交互单元、第一参数估计单元、第一纠错单元和第一保密放大单元，所述第一信息交互单元、第一参数估计单元、第一纠错单元和第一私密放大单元依次连接；所述接收端包括第二信息交互单元、第二参数估计单元、第二纠错单元和第二保密放大单元，所述第二信息交互单元、第二参数估计、第二纠错单元和第二私密放大单元依次连接；
所述数据协调包括纠错与保密放大过程；
所述第一信息交互单元、第一参数估计单元通过量子信道分别与第二信息交互单元、第二参数估计单元一一对应相连；所述第一纠错单元和第一保密放大单元通过经典信道分别与第二纠错单元和第二保密放大单元一一对应相连。
第一信息交互单元和第二信息交互单元用于传输比特及量子信息，根据发送端原始密钥KRa和接收端原始密钥KRb，通过基矢比对，分别得到发送端筛后密钥KSa和接收端筛后密钥KSb。
第一参数估计单元和第二参数估计单元用于交换筛后密钥比特后通过参数估计算法获取传输信道的量子误码率；所述第一纠错单元和第二纠错单元用于纠正剩余筛后密钥的误码，使得发送端和接收端持有一致的密钥串。
第一保密放大单元和第二保密放大单元分别根据第一参数估计单元和第二参数估计单元所得到的量子无码率计算安全信息熵，然后通过哈希函数处理得到完全安全的密钥。
如图3所示，该基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理系统具体应用了一种基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理方法，包括以下步骤：
S1：第一信息交互单元和第二信息交互单元进行信息交互，发送端先通过量子信道发送量子比特，并记录原始密钥KRa，接收端接收量子比特，获得原始密钥KRb；
接收端公布检测到量子的时刻，第一信息交互单元和第二信息交互单元进行基矢比对、时间对比，丢弃掉接收端基矢比对单元未接收量子时刻对应密钥比特，并根据选用的量子密钥分发协议内容保留可用密钥；发送端和接收端在这一过程中所保留的密钥比特分别组成发送端筛后密钥KSa和接收端筛后密钥KSb；
S2：所述发送端和接收端从筛后密钥KSa、KSb中随机挑选一小部分进行公开的密钥比对，并计算该密钥的量子误码率；
S3：第一纠错单元和第二纠错单元在经典信道中通过纠错算法纠正剩余筛后密钥的误码，使得发送端和接收端持有一致的密钥串；
S4：第一保密放大单元和第二保密放大单元根据第一保密放大单元和第二保密放大单元中执行纠错过程中所得到的速率上限，接着利用哈希函数从协调后的数据中去除可能泄露给窃听者的信息，得到安全密钥。
步骤S2中，若量子误码率高于或等于阈值，则舍弃本次传输所有信息比特；若量子误码率小于阈值，则对传输信道进行参数估计，并调用第一纠错单元和第二纠错单元对剩余的信息比特进行误码纠错。
如图4所示，步骤S3包括高斯变量球面化、LDPC码纠错、极化码纠错、安全密钥生成四个模块。
如图5所示，步骤S3的具体过程是：
S31：发送端和接收端将所得筛后密钥KSa、KSb，通过多维协商得到离散形式数据V和U，以较长的码长进行分组；
S32：在反向协调情况下，利用长码长的多边LDPC码纠错；
S33：通过初始似然比统计初始的错误数目，然后迭代译码，在错误数量降低到预设门限时，停止译码，将剩余错误以较短的码长重新统计分组；
S34：基于校验函数对收发双方的码字进行校验，对校验结果不一致的码字分组，采用中短码长的极化码进行二级纠错译码。
步骤S34使用极化码进行数据协调纠错的具体步骤如下：
S341：在反向协调下，Bob通过随机数生成器生成一组随机的待编码序列，然后编码生成一组与密钥无关的极化码W；
S342：将编码得到的极化码W与Bob筛选密钥进行二进制加操作即异或操作，形成序列f，将它通过经典信道发送给Alice；
S343：f与Alice筛选密钥异或后，相当于把错误转移到了极化码上；
S344：对有错误的极化码进行CRC-SCL算法译码纠错；
S345：得到正确的极化码W，最后与f异或分离出双方一致的密钥。
如图6所示，步骤S344中的CRC-SCL译码包括软信息计算过程：
a)计算信道输出信号的信道对数似然比CLLR：
式中，δ2为高斯白噪声AWGN信道下的噪声方差，yi为信道输出信号，i＝1,2,…，N，N为码长；
b)根据译码蝶形图，使用CLLR值计算蝶形图中各层级的上节点和下节点LLR：
式中，表示取估值比特/>中的奇数序号的比特值，同理/>表示取/>中的偶数序号的比特值；/>表示总码长为N的第2i-1个LLR，/>表示码长为N/2的第i个LLR；
c)计算部分和项：
其中B函数定义为：
B(a,b)＝(b/2amod2)
式中，s、i分别代表第s层级和当前译码的第i个比特；z表示每个层级中触发的索引下标。
步骤S344中的CRC-SCL译码还包括判决计算过程：
a)路径度量值计算：
式中，表示第l路径第i-1比特对应的路径度量值；/>表示第l条路径的第i个比特对数似然比；/>表示第l条路径的当前译码比特；η表示极化码编码时的固定比特且取值错误的集合；
b)对扩展出的2L条路径进行排序筛选，选择PM值最小的前L条所对应的路径；
c)通过CRC校验得到译码输出序列：
对保留下来的所有L条候选码字进行CRC校验，若存在通过校验的路径，则选择PM值最小的路径作为译码输出；若L条路径均未能通过CRC校验，则直接选择PM值最小的译码路径。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理方法，所述后处理方法应用于基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理系统，所述后处理系统包括发送端和接收端；所述发送端包括第一信息交互单元、第一参数估计单元、第一纠错单元和第一保密放大单元，所述第一信息交互单元、第一参数估计单元、第一纠错单元和第一私密放大单元依次连接；所述接收端包括第二信息交互单元、第二参数估计单元、第二纠错单元和第二保密放大单元，所述第二信息交互单元、第二参数估计、第二纠错单元和第二私密放大单元依次连接；所述第一信息交互单元、第一参数估计单元、第一纠错单元和第一保密放大单元通过信道分别与第二信息交互单元、第二参数估计单元、第二纠错单元和第二保密放大单元一一对应相连，其特征在于，所述后处理方法包括以下步骤：
S1：第一信息交互单元和第二信息交互单元进行信息交互，发送端先通过量子信道发送量子比特，并记录原始密钥KRa，接收端接收量子比特，获得原始密钥KRb；
接收端公布检测到量子的时刻，第一信息交互单元和第二信息交互单元进行基矢比对、时间对比，丢弃掉接收端基矢比对单元未接收量子时刻对应密钥比特，并根据选用的量子密钥分发协议内容保留可用密钥；发送端和接收端在这一过程中所保留的密钥比特分别组成发送端筛后密钥KSa和接收端筛后密钥KSb；
S2：发送端和接收端从筛后密钥KSa、KSb中随机挑选一小部分进行公开的密钥比对，并计算该密钥的量子误码率；
S3：第一纠错单元和第二纠错单元在经典信道中通过纠错算法纠正剩余筛后密钥的误码，使得发送端和接收端持有一致的密钥串；
S4：第一保密放大单元和第二保密放大单元根据第一保密放大单元和第二保密放大单元中执行纠错过程中所得到的速率上限，接着利用哈希函数从协调后的数据中去除可能泄露给窃听者的信息，得到安全密钥；
所述S3的具体过程是：
S31：发送端Alice和接收端Bob将所得筛后密钥KSa、KSb，通过多维协商得到离散形式数据V和U，以较长的码长进行分组；
S32：在反向协调情况下，利用长码长的多边LDPC码纠错；
S33：通过初始似然比统计初始的错误数目，然后迭代译码，在错误数量降低到预设门限时，停止译码，将剩余错误以较短的码长重新统计分组；
S34：基于校验函数对收发双方的码字进行校验，对校验结果不一致的码字分组，采用中短码长的极化码进行二级纠错译码；
所述步骤S34使用极化码进行数据协调纠错的具体步骤如下：
S341：在反向协调下，Bob通过随机数生成器生成一组随机的待编码序列，然后编码生成一组与密钥无关的极化码W；
S342：将编码得到的极化码W与Bob筛选密钥进行二进制加操作即异或操作，形成序列f，将它通过经典信道发送给Alice；
S343：f与Alice筛选密钥异或后，相当于把错误转移到了极化码上；
S344：对有错误的极化码进行CRC-SCL算法译码纠错；
S345：得到正确的极化码W，最后与f异或分离出双方一致的密钥。
2.根据权利要求1所述的基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理方法，其特征在于，所述第一信息交互单元和第二信息交互单元用于传输比特及量子信息，根据发送端原始密钥KRa和接收端原始密钥KRb，通过基矢比对，分别得到发送端筛后密钥KSa和接收端筛后密钥KSb。
3.根据权利要求2所述的基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理方法，其特征在于，所述第一参数估计单元和第二参数估计单元用于交换筛后密钥比特后通过参数估计算法获取传输信道的量子误码率；所述第一纠错单元和第二纠错单元用于纠正剩余筛后密钥的误码，使得发送端和接收端持有一致的密钥串。
4.根据权利要求3所述的基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理方法，其特征在于，所述第一保密放大单元和第二保密放大单元分别根据第一参数估计单元和第二参数估计单元所得到的量子无码率计算安全信息熵，然后通过哈希函数处理得到完全安全的密钥。
5.根据权利要求4所述的基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理方法，其特征在于，所述步骤S2中，若量子误码率高于或等于阈值，则舍弃本次传输所有信息比特；若量子误码率小于阈值，则对传输信道进行参数估计，并调用第一纠错单元和第二纠错单元对剩余的信息比特进行误码纠错。
6.根据权利要求5所述的基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理方法，其特征在于，所述步骤S344中的CRC-SCL译码包括软信息计算过程：
a)计算信道输出信号的信道对数似然比CLLR：
式中，δ2为高斯白噪声AWGN信道下的噪声方差，yi为信道输出信号，i＝1,2,…，N，N为码长；
b)根据译码蝶形图，使用CLLR值计算蝶形图中各层级的上节点和下节点LLR：
式中，表示取估值比特/>中的奇数序号的比特值，同理/>表示取/>中的偶数序号的比特值；/>表示总码长为N的第2i-1个LLR，/>表示码长为N/2的第i个LLR；
c)计算部分和项：
其中B函数定义为：
B(a,b)＝(b/2amod2)
式中，s、i分别代表第s层级和当前译码的第i个比特；z表示每个层级中触发的索引下标。
7.根据权利要求6所述的基于CRC-SCL译码算法的QKD后处理方法，其特征在于，所述步骤S344中的CRC-SCL译码还包括判决计算过程：
a)路径度量值计算：
式中，表示第l路径第i-1比特对应的路径度量值；/>表示第l条路径的第i个比特对数似然比；/>表示第l条路径的当前译码比特；η表示极化码编码时的固定比特且取值错误的集合；
b)对扩展出的2L条路径进行排序筛选，选择PM值最小的前L条所对应的路径；
c)通过CRC校验得到译码输出序列：
对保留下来的所有L条候选码字进行CRC校验，若存在通过校验的路径，则选择PM值最小的路径作为译码输出；若L条路径均未能通过CRC校验，则直接选择PM值最小的译码路径。
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