[发明专利]一种用于QPC的量子线路

摘要

本发明创造了一种用于QPC的量子线路，该量子线路有三个参与方组成，即由甲、乙和第三方TP组成，甲和乙各自拥有一个量子门，而第三方TP拥有两个量子门；开始时第三方TP产生一定数量的三粒子纠缠态，并将这些三粒子纠缠态分成三个量子序列，同时在其中随机插入诱骗光子后，分别发送给甲和乙，甲乙对这些光子用手中的量子门进行相关的操作后，再将光子发送给第三方TP，TP汇集这些光子并使用一些辅助光子用手中的量子门进行操作，最后TP测量这些操作后的光子，根据测量结果获得甲和乙进行QPC的比较结果，本发明的价值在于，用量子门来实现QPC，所以相对于现有技术而言它具有高效，低成本和高安全性的特点。

主权项

1.一种用于QPC的量子线路是一种以量子门操作来实现量子私密数据比较的线路，而非现有技术常借用经典计算来实现量子私密数据比较；所述线路全部由量子门组成，没有借用经典计算，而现有技术实现量子私密比较通常由量子通信部分和经典计算部分组成；所述一种用于QPC的量子线路由两个私密数据比较方甲和乙在一个第三方TP的主持下操作运行，甲和乙分别拥有私密数据A＝a_L‑1...a₁a₀和B＝b_L‑1...b₁b₀，其中a_j,b_j∈{0,1}，j∈{0,1,...,L‑1}，2^L‑1≤max{A,B}<2^L；如果用|+>和|‑>分别表示经典比特0和1，那么我们可以把私有数据A和B分别表示为量子状态集QA＝{qa_L‑1,...,qa₁,qa₀}和QB＝{qb_L‑1,...,qb₁,qb₀},其中qa_j,qb_j∈{|+>,|‑>}，j∈{0,1,...,L‑1}；另外，甲拥有一个标记为G0的控制非量子门，乙拥有一个标记为G3的控制非量子门，TP拥有两个标记为G1和G2的控制非量子门；所述量子线路的运行过程包括以下六个步骤：步骤1：第三方TP制备L个三粒子纠缠态这里分别用Z基和X基来表示{|0>,|1>}和{|+>,|‑>}的测量基，TP把这L个GHZ态的第1、2和3个粒子分别组成三个量子序列SA，SB和ST；为了检查在量子通信过程中是否有监听行为的存在，TP制备两个诱骗光子序列D_A和D_B，其中的每个光子都随机地选自{|0>,|1>,|+>,|‑>}，TP分别将D_A和D_B中的光子随机地插入SA和SB中，分别形成两个新的量子序列SA^*和SB^*；此后，TP用X基测量量子序列ST，其测量结果记为MT＝{mt_L‑1,...,mt₁,mt₀}，其中mt_j∈{|+>,|‑>}，j∈{0,1,...,L‑1}；TP分别将SA^*和SB^*发送给甲和乙；步骤2：甲和乙分别收到SA^*和SB^*后，TP通过经典信道公布SA^*和SB^*中诱饵光子的位置和其对应的测量基；根据TP公布的信息，甲和乙进行相应的测量并将测量结果通过经典信道返回给TP；TP收到后将校对甲和乙的测量结果，以便检查在量子信道中是否有窃听者存在，如果校对结果的错误率超过某一预设值，他们将中止本次通信并从步骤1重新开始，否则，继续进行下一步；步骤3：甲和乙分别丢弃掉SA^*和SB^*中的诱骗光子恢复量子序列SA和SB，并用X基分别对SA和SB进行测量，测量结果分别记为SA′＝{sa_L‑1,...,sa₁,sa₀}和SB′＝{sb_L‑1,...,sb₁,sb₀}，其中sa_j，sb_j∈{|+>,|‑>}，j∈{0,1,...,L‑1}；所述一种用于QPC的量子线路的特征在于以下的步骤4、5和6：步骤4：甲和乙分别制备处于sa_j和sb_j状态的光子，并分别将其输入到控制非量子门G0和G3的第一输入端，即作为G0和G3的目标位，制备处于qa_j和qb_j状态的光子，将其分别输入到控制非量子门G0和G3的第二输入端，即作为G0和G3的控制位；G0和G3的第一输出端分别输出状态为ra_j＝sa_j⊕qa_j和rb_j＝sb_j⊕qb_j的光子，其中ra_j,rb_j∈{|+>,|‑>}，RA＝{ra_L‑1,...,ra₁,ra₀}，RB＝{rb_L‑1,...,rb₁,rb₀}，j∈{0,1,...,L‑1}；甲和乙分别将RA和RB发送给TP；步骤5：TP将收到的RA和RB中的每一对粒子分别输入到控制非量子门G1的第一和第二输入端，G1的第一输出端输出状态为rt_j＝ra_j⊕rb_j的光子，其中rt_j∈{|+>,|‑>}，RT＝{rt_L‑1,...,rt₁,rt₀}，j∈{0,1,...,L‑1}；TP再将所述状态为rt_j＝ra_j⊕rb_j的光子输入到控制非量子门G2的第一输入端，TP制备处于mt_j状态的粒子并将所述处于mt_j状态的粒子输入到G2的第二输入端；G2的第一输出端输出状态为r_j＝rt_j⊕mt_j＝ra_j⊕rb_j⊕mt_j＝sa_j⊕qa_j⊕sb_j⊕qb_j⊕mt_j的光子，其中r_j∈{|+>,|‑>}，R＝{r_L‑1,...,r₁,r₀}，j∈{0,1,...,L‑1}；步骤6：TP用X基对G2第一输出端输出的状态为r_j的光子进行测量；如果测量结果是|‑>，那么TP宣布甲和乙的私有数据不同，终止本协议；否则TP重复本协议的步骤1到5，直到QA和QB中所有对应的状态全部比较完毕，然后TP宣布两个参与方甲和乙的私有数据完全相同；所述⊕代表控制非量子门对两个量子比特的操作。