基于五量子比特最大纠缠态的量子隐私比较方法

摘要

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。

主权项

一种基于五量子比特最大纠缠态的量子隐私比较方法，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；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；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；由于采用了单向量子传输，能够抵御特洛伊木马攻击，不仅如此，也能够抵御其他常见的攻击；共包括以下九个过程：S1)Alice(Bob)将她(他)的秘密信息X(Y)的二进制表示划分为组每一组包含X(Y)中的三个二进制比特，其中如果L mod3＝n，Alice(Bob)添加3‑n个0在最后一组S2)Calvin、Alice和Bob三方一致约定：|0>编码为经典比特“0”，|1>编码为经典比特“1”；S3)Alice和Bob共享两个可由QKD方法生成的密钥序列和同样地，Alice和Calvin建立一个共享的密钥序列Bob和Calvin建立一个共享的密钥序列这里，S4)Alice和Bob各自制备一组由个五量子比特最大纠缠态构成的有序序列，分别记为S_A和S_B，即这里，下标A₁，A₂，A₃，AC₁，AC₂(B₁，B₂，B₃，BC₁，BC₂)分别表示一个五量子比特最大纠缠态的五个粒子，上标表示序列中这些五量子比特最大纠缠态的次序；Alice将S_A分为两个序列；她从S_A中每个五量子比特态取出粒子AC₁和AC₂组成一个有序粒子序列，记为S_AC，即S_A中的剩余粒子组成另一个有序粒子序列，记为S′_A，即类似地，Bob从S_B中的每个五量子比特态取出粒子BC₁和BC₂组成一个有序粒子序列，记为S_BC，即S_B中的剩余粒子组成另一个有序粒子序列，记为S′_B，即S5)为了防止窃听，Alice(Bob)制备一套随机处于|0>、|1>、|+>和|‑>之一的诱骗光子D_A(D_B)，其中这里，{|0>，|1>}表示σ_z基，{|+>，|‑>}表示σ_x基；随后，Alice(Bob)将D_A(D_B)随机插在序列S_AC(S_BC)中以形成一个新的序列并记录插入的位置；然后Alice(Bob)将发送给Calvin；S6)在收到粒子序列后，Alice和Calvin(Bob和Calvin)利用中的诱骗光子进行窃听检测；Alice(Bob)公布诱骗光子所插入的位置和制备基；如果插入的光子是|0>或|1>，那么测量基为σ_z基，如果所插入的光子是|+>或|‑>，那么测量基为σ_x基；Calvin根据Alice(Bob)公布的信息进行相应的测量并将测量结果告诉她(他)；通过对比诱骗光子的初态和测量结果，Alice(Bob)可以判断出量子信道中是否存在窃听者；如果错误率高于预设的阀值ε₁，那么Alice(Bob)将终止方法步骤并从第一步重新开始，否则，方法步骤继续进行下去；S7)Alice(Bob)用σ_z基测量序列S′_A(S′_B)；具体地，她(他)测量S′_A(S′_B)中的三个粒子测量结果组成的序列记为然后Alice(Bob)计算得到最后，Alice(Bob)将R_A(R_B)发送给Calvin；S8)Calvin收到R_A和R_B后，用Bell基分别测量粒子和和分别对应粒子和的测量结果；根据的值，Calvin建立一个序列具体地，如果则Calvin设置如果则如果则如果则对于i从1到Calvin计算得到然后，Calvin将R发送给Alice和Bob；S9)收到R后，对于i从1到Alice和Bob计算他们一旦发现R′_i≠000，就认为他们的秘密信息X和Y不相等并终止方法步骤，否则，如果对于所有的i都有R′_i＝000，他们就认为他们的秘密信息X和Y相等。