[发明专利]一种基于量子幂函数混淆的量子加密方法

权利要求书

1.一种基于量子幂函数混淆的量子加密方法，其特征在于，它包含以下步骤：

步骤一：构造量子网络环境；

Alice为量子网络空间中的发送方，Bob为量子网络空间中的接收方，在量子网络环境中，Alice利用公钥pk对明文消息|m进行加密，Bob利用私钥对密文消息|μ进行解密，实现安全传输的量子加密；

步骤二：发送方Alice构建量子幂函数混淆器O；

包括构建量子幂函数；输入量子幂函数的指数量子态|a；将指数量子态|a与Bell态|β₀₀执行量子受控非门操作；将指数量子态|a与Bell态|β₀₀执行量子Hadamard门操作；

步骤三：接收方Bob构建量子幂函数解释器δ；

基于量子幂函数的功能，设计线性的量子解释器线路来恢复量子幂函数的功能，包括：采用量子测量还原指数量子态|a；输入还原后的指数量子态|a及底数量子态|x；将量子比特|1与还原后的指数量子态|a进行量子异或运算；将与|x进行量子异或运算；

步骤四：发送方Alice利用私钥sk和量子幂函数混淆器O生成公钥pk；

步骤五：发送方Alice利用量子门和公钥pk对明文消息|m进行加密；

步骤六：接收方Bob利用量子门、私钥sk和量子解释器δ对密文消息|μ进行解密；

步骤二中，构建量子幂函数为：以量子态|x作为量子幂函数的底数，“|”表示量子态，以量子态|a作为量子幂函数的指数，量子幂函数写作|y＝|x^|a；

输入量子幂函数的指数量子态|a为：指数量子态|a看作量子幂函数的特征参数，一个量子比特的指数量子态|a为待混淆的量子态，与二个量子比特的Bell态输入，待混淆的量子态|a与Bell态执行张量积运算；

将指数量子态|a与Bell态|β₀₀执行量子受控非门操作为：待混淆的指数量子态|a与Bell态的第一个量子比特共同执行量子受控非门操作；

将指数量子态|a与Bell态|β₀₀执行量子Hadamard门操作为：将指数量子态|a与Bell态|β₀₀作为输入执行量子Hadamard门操作。

2.根据权利要求1所述的一种基于量子幂函数混淆的量子加密方法，其特征在于：在步骤三中，采用量子测量还原指数量子态|a为：对混淆结果进行Bell测量：输出的指数量子态|a与Bell态|β₀₀的第一个量子比特进行测量，测量操作完成后得到二个比特的经典结果：00，01，10，11；

利用量子门变换还原指数量子态|a为：根据经典结果一一对应得到原来待混淆的量子比特，并使用Paul i矩阵中相应的量子门X门和Z门对其进行变换还原，根据混淆后测量得到的经典结果；

输入还原后的指数量子态|a及底数量子态|x为：将量子比特|1、还原后的指数量子态|a、底数量子态|x、以及量子比特|0输入解释器线路；

将量子比特|1与还原后的指数量子态|a进行量子异或运算为：|1与|a进行异或运算输出相当于对|a取反得到此操作实现了当|a＝|0时，输入|x，输出结果均为|y＝|x^|a＝|x^|0＝|1；

将与|x进行量子异或运算为：将与底数量子态|x进行异或运算输出当指数|a＝|1时，此操作实现了当|a＝|1时，输入|x，输出结果为|y＝|x^|a＝|x^|1＝|x。

3.根据权利要求2所述的一种基于量子幂函数混淆的量子加密方法，其特征在于：当测量得到00，则α|0+β|1，使用量子门X⁰Z⁰来还原；

当测量得到01，则α|1+β|0，使用量子门X¹Z⁰来还原；当测量得到10，则α|0-β|1，使用量子门X⁰Z¹来还原；当测量得到11，则α|1-β|0，使用量子门X¹Z¹来还原。