6、自适应级联：量子密钥交换中的错误纠正与块大小选择

自适应级联：量子密钥交换中的错误纠正与块大小选择

1. 量子密码密钥交换简介

量子密码密钥交换是未来秘密传输的一项有前景的技术。它避免了计算不可行性假设，并且几乎不需要每个对等方机器中预先共享的秘密。不过，相邻链路设备仍需要少量预先共享的秘密信息，用于身份验证。量子密钥分发并非凭空创建密钥，而是一种密钥扩展方法。其显著特点是能够通过异常高的量子比特错误率检测到窃听行为，但它本身无法抵御中间人攻击，因此身份验证至关重要。

在BB84协议的最后步骤中，Alice和Bob需要纠正他们从测量中创建的比特串中的错误。密钥协调涉及Alice和Bob公开交换奇偶校验位，以纠正错误并提取相同的密钥。

2. 错误纠正与级联协议

物理传输介质中的错误通常呈现突发结构，即连续错误序列比稀疏分散的错误更易出现。因此，在进行错误纠正之前，对这些比特进行置换是一种常用技巧，目的是将长的错误突发分割成小块，理想情况下使错误比特分布几乎均匀。这是级联协议的第一步。

在就公开已知的比特置换达成一致后，Alice和Bob将他们的打乱后的字符串分成大小为k的块，使得单个块中很可能最多只有一个错误。但目前缺乏对最佳块大小选择的理论处理。

接下来的错误纠正步骤如下：
- 公开比较奇偶校验位 ：将字符串分成大小为k的块后，Alice和Bob公开比较每个块的奇偶校验位。一个错误会改变奇偶性，一般来说，任何奇数个错误都可以通过观察不一致的奇偶性被发现，但偶数个错误无法用此方法检测到。
- 二分搜索 ：对于奇偶性不一致的块，使用标准的二分搜索来查找错误，这会揭示更多子块的