基于d级单粒子态的多方半量子隐私比较方法技术

本发明专利技术提出了一种基于d级单粒子态的多方半量子隐私比较方法，只执行一遍就能比较出两个以上经典用户的隐秘输入的大小关系。本发明专利技术的方法需要一个量子第三方和一个经典第三方的协助，两个第三方都被允许按照她们各自意愿错误行事，但不被允许与其他人合谋。本发明专利技术的方法既不需要量子纠缠交换，也不需要酉操作。两个第三方只被要求进行d级单粒子测量。正确性分析表明，本发明专利技术的方法能够得到正确的比较结果。安全性分析表明，本发明专利技术的方法既能抵抗外部攻击也能抵抗参与者攻击。外部攻击也能抵抗参与者攻击。

【技术实现步骤摘要】
基于d级单粒子态的多方半量子隐私比较方法


[0001]本专利技术涉及量子密码学领域。本专利技术设计一种基于d级单粒子态的多方半量子隐私比较方法，只执行一遍就能比较出两个以上经典用户的隐秘输入的大小关系。

技术介绍

[0002]众所周知，量子力学是迄今为止最伟大的科学发现之一。在1984年，一种新颖的密码学，即结合了量子力学与经典密码学的量子密码学，被正式提出来[1]。1982年，Yao[2]提出著名的百万富翁问题，旨在在不泄露两个百万富翁的财富的前提下判断出谁更富有。百万富翁问题本质上是一个经典隐私比较问题，它的安全性是基于解决对应数学问题的计算复杂性。后来，在2009年，Yang和Wen[3]在经典隐私比较中引入量子力学从而提出了“量子隐私比较(Quantumprivatecomparison，QPC)”这一新概念。此后，一系列QPC方法[4
‑
20]相继被提出。根据功能，QPC可被分为两种不同类型，即比较大小关系的QPC[4
‑
10]和比较相等关系的QPC[3,11
‑
20]。比较大小关系的QPC能够实现不同用户的隐秘输入的大小关系(即大于、等于和小于)比较，但是比较相等关系的QPC只能判断出不同用户的隐秘输入是否相等。在某种程度上，比较大小关系的QPC在实际中会比比较相等关系的QPC具有更广泛的应用。
[0003]实际上，并不是所有用户都有能力去获得各种类型的量子设备。为了克服这个问题，Boyer等人[21]提出“半量子”这一创新概念。在半量子方案中，部分用户可以免于制备和测量量子叠加态和量子纠缠态。后来，Ye等人[22,23]采用具有两个自由度的单光子设计两个新颖的半量子密钥分配(Semiquantumkeydistribution，SQKD)方法。2016年，第一个半量子隐私比较(Semiquantumprivatecomparison，SQPC)方法[24]通过将半量子概念引入到QPC而被提出。与QPC相同，SQPC也可被分为两种不同的类型：比较相等关系的SQPC[24
‑
30]和比较大小关系的SQPC[31
‑
35]。关于比较大小关系的SQPC，文献[32,33]、文献[31,34]和文献[35]是分别基于d级单粒子态、d级Bell态和d级GHZ态。显然，文献[31
‑
35]中的每个SQPC方法只适用于两个经典用户。目前还没出现只执行一遍就能比较出多于两个经典用户的隐秘输入的大小关系的SQPC方法。
[0004]基于上述分析，本专利技术采用d级单粒子态提出首个只执行一遍就能判断出多于两个经典用户的隐秘输入的大小关系的多方半量子隐私比较(Multi
‑
partysemiquantumprivatecomparison，MSQPC)方法。一个量子第三方(Thirdparty，TP)与一个经典TP协助完成比较任务，她们被允许行为不端但不能与其他人合谋。本专利技术的方法既不需要量子纠缠交换也不需要酉操作。本专利技术的方法只需要两个TP进行d级单粒子测量。
[0005]参考文献
[0006][1]Bennett,C.H.,Brassard,G.:Quantumcryptography:publickeydistributionandcointossing.In:ProceedingsoftheIEEEInternationalConferenceonComputers,SystemsandSignalProcessing,Bangalore,pp.175
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179(1984)
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164(1982)
[0008][3]Yang,Y.G.,Wen,Q.Y.:Anefficienttwo
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partyquantumprivatecomparisonprotocolwithdecoyphotonsandtwo
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photonentanglement.J.Phys.A:Math.Theor.42(5):055305(2009)
[0009][4]Lin,S.,Sun,Y.,Liu,X.F.,Yao,Z.Q.:Quantumprivatecomparisonprotocolwithd
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dimensionalBellstates.QuantumInf.Process.12:559
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568(2013)
[0010][5]Guo,F.Z.,Gao,F.,Qin,S.J.,Zhang,J.,Wen,Q.Y.:Quantumprivatecomparisonprotocolbasedonentanglementswappingofd
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levelBellstates.QuantumInf.Process.12(8):2793
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2802(2013)
[0011][6]Luo,Q.B.,Yang,G.W.,She,K.,Niu,W.N.,Wang,Y.Q.:Multi
‑
partyquantumprivatecomparisonprotocolbasedond
‑
dimensionalentangledstates.QuantumInf.Process.13:2343
‑
2352(2014)
[0012][7]Ye,C.Q.,Ye,T.Y.:Multi
‑
partyquantumprivatecomparisonofsizerelationwithd
‑
levelsingle
‑
particlestates.QuantumInf.Process.17(10):252(2018)
[0013][8]Song,X.,Wen,A.,Gou,R.:Multipartyquantumprivatecomparisonofsizerelationbasedonsingle
‑
particlestates.IEEEAccess99:1
‑
7(2019)
[0014][9]Cao,H.,Ma,W.P.,L
ü
,L.D.,He,Y.F.,Liu,G.:Multi
‑
partyquantumcomparisonofsizebasedond
‑
levelGHZstates.QuantumInf.Process.18:287(2019)
[0015][10]Chen,F.L.,Zhang,H.,Chen本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于d级单粒子态的多方半量子隐私比较方法，只执行一遍就能比较出两个以上经典用户的隐秘输入的大小关系；需要一个量子第三方和一个经典第三方的协助，两个第三方都被允许按照她们各自意愿错误行事，但不被允许与其他人合谋；既不需要量子纠缠交换，也不需要酉操作；两个第三方只被要求进行d级单粒子测量；共包括以下八个过程：S1)N个经典用户,P1,P2,...,P
N
,打算进行隐私比较，其中P
n
有一个长度为L的隐秘整数序列这里，和i＝1,2,...,L；并且，N个经典用户预先通过一个安全的带第三方的半量子密钥分配方法共享一个隐秘密钥序列K＝{k1,k2,...,k
L
}，其中k
i
∈{0,1,...,d
‑
1}和i＝1,2,...,L；S2)量子TP1制备N个单粒子态序列，这些粒子都是从T1和T2中随机挑选出来；其中，T1＝{|0>,|1>,...,|d
‑
1>}，T2＝{F|0>,F|1>,...,F|d
‑
1>}，F是d级离散量子傅里叶变换，并且TP1被准许可根据她自己的意愿发起所有类型的攻击，但是不能与任何人勾结；这N个单粒子态序列被表示为S1,S2,...,S
N
，其中然后，TP1通过量子信道将S
n
发送给P
n
；除了第一个粒子外，TP1只在从TP2接收到前一个粒子后才发送S
n
的下一个粒子；S3)P
n
产生一个随机二进制序列r
n
，其中并且l＝1,2,...,16L；在接收到S
n
的第l个粒子后，P
n
根据的值进入REFLRCT模式或者MEASURE模式；当时，P
n
选择REFLECT模式，否则，P
n
选择MEASURE模式；这里，REFLECT模式是指将接收到的粒子不受干扰地返回给发送者，而MEASURE模式是指用T1基测量接收到的粒子，制备与所发现的状态相同的量子态并且将其返回给发送者；当P
n
进入MEASURE模式时，她需要记录测量结果；P
n
对S
n
执行完她的操作后所形成的新序列用S
′
n
表示，其中最后，P
n
通过量子信道将S
′
n
发送给TP2；S4)TP2产生一个随机二进制序列v
n
，其中并且l＝1,2,...,16L；TP2被准许可根据她自己的意愿发起所有类型的攻击，但是不能与任何人勾结；在接收到S
′
n
中的第l个粒子后，TP2根据的值进入REFLRCT模式或MEASURE模式；当时，TP2选择REFLECT模式，否则，P
n
选择MEASURE模式；当选择MEASURE模式时，TP2需记录下她的测量结果；TP2对S
′
n
执行完操作后所得到的新序列记为S
″
n
，其中最后，TP2通过量子信道将S
″
n
发送给TP1；S5)TP1公布步骤S2中制备处于T2基的粒子的位置；同...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶天语，连江源，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：