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专利号: 2018104170476
申请人: 浙江工商大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2025-06-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种不带纠缠的测量-重发半量子隐私比较方法,其中两个经典用户在一个量子第三方(Third party,TP)的帮助下实现两个经典用户秘密的相等性比较;量子TP是半忠诚的,意味着TP被允许按照自己意愿错误行事但不能与用户合谋;仅采用两粒子乘积态作为初始制备量子资源;只要求TP进行单光子测量;不需要进行量子纠缠交换;所述方法共包括以下九个步骤:S1)Bob将Bob的秘密X的二进制表示划分为L组 Charlie将Charlie的

秘密Y的二进制表示划分为L组 其中每组包含一个二进制比特,L是一个整

数;Bob和Charlie利用Lu和Cai提出的三方环形SQKD方法事先共享一个长度为L的密钥序列KBC;这里, 是KBC的第i比特,其中 以及i=1,2,…,L;

Lu和Cai提出的三方环形SQKD方法为:在每轮通信中,TP总是制备量子比特处于σX基并通过量子信道将量子比特发送出去;当一个量子比特到达,Bob和Charlie不对收到的量子比特进行干扰,或用σZ基测量收到的量子比特,制备一个新的量子比特处于σZ基并发送出去;TP收到传送回的量子比特并随机用σX基或σZ基测量;这里,σZ基是正交基{|0>,|1>},σX基是正交基{|+>,|->}, 总共有三种情况:p0)Bob和Charlie都不对传送的量子比特进行干扰,p1)Bob和Charlie中的一个人对传送的量子比特进行测量而Bob和Charlie中的另一个人不进行测量,p2)Bob和Charlie都对传送的量子比特进行测量;

在TP的所有量子比特都已经被发送出去后,Bob、Charlie和TP通过经典信道公布各自的操作;当p0发生时,传送的量子比特没被干扰过,如果TP已经用σX基对传送的量子比特进行测量,Bob、Charlie和TP将这轮作为CTRL;当p1发生时,Bob或Charlie公布传送回的量子比特的状态,如果TP已经用σZ基对传送的量子比特进行测量,Bob、Charlie和TP将这轮作为CTRL;当p2发生时,Charlie知道Bob制备的状态以致于Bob和Charlie共享一比特作为SIFT比特;最后,Bob和Charlie公布一些SIFT比特来验证SIFT的量子比特错误率;如果SIFT的量子比特错误率和CTRL的量子比特错误率都是可容忍的,Bob和Charlie使用剩余的SIFT比特作为INFO比特通过纠错和隐私放大来产生最终的密钥比特;

S2)TP制备N=8L(1+δ)个都处于|++>BC的两粒子乘积态,δ是某个大于0的固定参数;这些两粒子乘积态被表示为{(B1,C1),(B2,C2),…,(BN,CN)},其中字母B和C表示每个两粒子乘积态的两个粒子,下标指示两粒子乘积态的顺序;TP从每个两粒子乘积态中挑出粒子B和C以分别形成序列SB和SC;也就是,SB={B1,B2,…,BN}和SC={C1,C2,…,CN};最后,TP将序列SB发送给Bob,序列SC发送给Charlie;

S3)当每个粒子到达时,Bob随机选择将收到的粒子直接返回给TP,即进行CTRL行动,或用σZ基测量收到的粒子并将Bob发现的量子态重发给TP,即进行SIFT行动;同样地,当每个粒子到达时,Charlie随机选择进行CTRL或SIFT;

S4)TP告诉Bob和Charlie,TP已经收到粒子,并将收到的粒子用量子存储器保存起来;

Bob和Charlie公布Bob和Charlie选择进行CRTL的粒子的位置;

S5)TP根据Bob和Charlie的选择对收到的粒子施加表1所示的相应操作:

(a)如果Bob和Charlie选择进行CTRL,TP执行OPERATION 1;在这种情形下,TP能检测出TP与Bob之间的线路或TP与Charlie之间的线路是否存在一个Eve;如果两条线路上都不存在Eve,在三个参与者的操作后,TP应当得到|++>BC;

(b)如果Bob选择进行CTRL以及Charlie选择进行SIFT,TP执行OPERATION 2;在这种情形下,TP能检测出TP与Bob之间的线路是否存在一个Eve;如果TP与Bob之间的线路不存在Eve,在三个参与者的操作后,TP应当得到|+0>BC或|+1>BC;

(c)如果Bob选择进行SIFT以及Charlie选择进行CTRL,TP执行OPERATION 3;在这种情形下,TP能检测出TP与Charlie之间的线路是否存在一个Eve;如果TP与Charlie之间的线路不存在Eve,在三个参与者的操作后,TP应当得到|0+>BC或|1+>BC;

(d)如果Bob和Charlie都选择进行SIFT,TP执行OPERATION 4;测量结果|0>对应经典比特0,测量结果|1>对应经典比特1;这些经典比特被称为SIFT比特;如果两条线路上都不存在Eve,在三个参与者的操作后,Bob、Charlie和TP的测量结果以及SIFT比特应当具有表2所示的关系;TP的一对SIFT比特对应Bob的一个SIFT比特和Charlie的一个SIFT比特;

在每种情形下,有 个两粒子乘积态被三个参与者操作;

表1三个参与者对粒子的操作

表2当Bob和Charlie都选择进行SIFT时,三个参与者的测量结果和SIFT比特之间的关系

S6)TP计算情形(a)、(b)和(c)的错误率;如果任何情形的错误率高于某个预定的阈值,通信将被终止,否则,通信将被继续;

S7)TP按如下所示计算情形(d)的错误率:TP随机选择出L对SIFT比特作为TEST比特并宣布TEST比特的位置;然后,TP让Bob和Charlie公布Bob和Charlie相应SIFT比特的值;在听到Bob和Charlie的宣布后,TP通过将TP自己SIFT比特对的值与Bob和Charlie相应SIFT比特的值进行比较计算出TEST比特的错误率;如果错误率高于某个预定的阈值,通信将被终止,否则,通信将被继续;另外,如果步骤S7或S8中的比特不足以被操作,通信也将被终止;步骤S7或S8中的比特不足以被操作的情况以指数小的概率发生;

S8)为了加密Bob自己的秘密,Bob从剩余SIFT比特随机选出L个比特作为一次一密密钥;为了加密Charlie自己的秘密,Charlie从剩余SIFT比特随机选出L个比特作为一次一密密钥;令 表示Bob的第i比特一次一密密钥,令 表示Charlie的第i比特一次一密密钥,其中i=1,2,…,L;Bob公布Bob的一次一密密钥比特在剩余SIFT比特的位置,Charlie公布Charlie的一次一密密钥比特在剩余SIFT比特的位置;然后,Bob计算Charlie计算 这里, 是模2加操作;

最后,Bob向TP公布RB,Charlie向TP公布RC,其中

在听到Bob的一次一密密钥比特在剩

余SIFT比特中的位置后,由于情形(d)的OPERATION 4,TP能知道MB的值;在听到Charlie的一次一密密钥比特在剩余SIFT比特中的位置后,由于情形(d)的OPERATION 4,TP能知道MC的值;这里,S9)对于i=1,2,…,L:TP计算 如果Ri≠0,TP将得出X≠

Y;否则,TP将设置i=i+1并从步骤S9的开始重复;如果TP最后发现Ri=0对于所有的i都成立,TP将得出X=Y;最后,TP告诉Bob和CharlieX和Y的比较结果。