[发明专利]基于五量子比特最大纠缠态的量子隐私比较方法

说明书

为了实现两个用户秘密的相等性比较，本发明提出一个基于五量子比特最大纠缠态的量子隐私比较方法。本发明的方法具有如下特点：第一，本发明的方法需要一个半忠诚第三方Calvin，Calvin可能行为不端，但是他不能够与两个用户中的任何一个共谋；第二，一个用户不能得到另一个用户的秘密信息，Calvin也不能得到两个用户秘密的任何信息，甚至连比较结果也无从获知；第三，本发明的方法没有采用任何酉操作和量子纠缠交换，但需要单光子测量和Bell基测量；最后，由于采用了单向量子传输，本发明的方法能够抵御特洛伊木马攻击，不仅如此，本发明的方法也能够抵御其他常见的攻击。

技术领域

本发明涉及量子密码学领域。本发明设计一种基于五量子比特最大纠缠态的量子隐私比较方法，实现两个用户秘密的相等性比较。

背景技术

自从Bennett和Brassard在1984年提出第一个能够使两个远距离用户安全共享一随机密钥的量子密钥分配(Quantum Key Distribution，QKD)方法后，各种各样的安全量子方法已经被提出来，比如量子隐形传态(Quantum Teleportation，QT)[2-8]，量子水印(Quantum Watermark，QW)[9，10]，量子安全直接通信(Quantum Secure DirectCommunication，QSDC)[11-17]，量子秘密共享(Quantum Secret Sharing，QSS)[18-26]等等。

最近，能够允许互不信任双方判断他们的秘密输入是否相等而不将他们各自的秘密泄露给彼此的量子隐私比较(Quantum Private Comparison，QPC)成为量子密码学的一个新颖话题。QPC的安全性并不依赖于计算复杂性而只依赖于量子力学原理，例如量子不可克隆原理和Heisenberg不确定性原理。相等性比较方法在电子商务、数据压缩、隐秘招标和拍卖、无记名投票选举等领域具有广泛的应用。在2009年，Yang和Wen[27]提出第一个QPC方法，该方法基于诱骗光子和两光子纠缠Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)对，且引入了一个额外的假设(即一个半忠诚的第三方)。在2010年，Chen等人[28]提出一个新的基于三粒子纠缠Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态的QPC方法。在该方法中，第三方被假设为半忠诚，这意味着第三方忠诚地执行方法步骤且始终不应当被对手收买，但他可能记录所有中间计算数据并尝试从他的记录中获取两个参与者的秘密信息。之后，利用不同量子态，许多QPC方法已经被提出来，比如基于单光子的[29-32]、Bell态的[33-36]、GHZ态的[37-39]、W态的[40-42]、簇态的[43，44]、χ型纠缠态的[45-47]等等。

受文献[27，28，42]启发，本发明利用五量子比特最大纠缠态提出一个新的处理秘密信息相等性比较的方法。同文献[27，31，33-35，38，41，44，45]类似，本发明的方法包含一个半忠诚的第三方Calvin。Calvin将不会与两个参与者中的任何一个共谋，但他会尽他所能去获得他们的秘密。在本发明的方法中，两个参与者在每轮比较中利用两个五量子比特最大纠缠态能比较三比特秘密信息，而且参与者都不需要酉操作。本发明的方法采用文献[12]提出的块传送方法分批传送量子比特。

参考文献

[1]Bennett，C.H.，Brassard，G.：Quantum cryptography：public keydistribution and coin tossing.In：Proc.IEEE Int.Conf.on Computers，Systems，andSignal Processing，pp.175-179(1984)