1.本发明提出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)的帮助下可实现她们秘密的相等性比较;量子TP是半忠诚的,意味着他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;能被现有量子技术实现;共包括以下九个过程:S1)Bob(Charlie)将他的(她的)秘密X(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;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;
S2)TP制备N=8L(1+δ)个两粒子乘积态都处于|++>BC,其中 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随机选择将它直接返回给TP(这个行动被称为CTRL)或用σZ基(即正交基{|0>,|1>})测量它并将他发现的量子态重发给TP(这个行动被称为SIFT);类似地,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他已经收到粒子,并将收到的粒子用量子存储器保存起来;
Bob和Charlie公布她们选择进行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能检测出他与Bob之间的线路或他与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能检测出他与Bob之间的线路是否存在一个Eve;如果他与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能检测出他与Charlie之间的线路是否存在一个Eve;如果他与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,她们的测量结果以及SIFT比特应当具有表2所示的关系;需要强调的是,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,大约有 个两粒子乘积态被三个参与者操作;
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:他随机选择出L对SIFT比特作为TEST比特并宣布它们的位置;然后,他让Bob和Charlie公布她们相应SIFT比特的值;在听到Bob和Charlie的宣布后,他通过将他自己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,如果在步骤S7或S8没有足够的比特被操作,通信也将被终止;这种情况以指数小的概率发生;
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S8)为了加密他(她)自己的秘密,Bob(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(Charlie)的第i比特一次一密密钥,其中i=1,
2,...,L;Bob(Charlie)公布他(她)的一次一密密钥比特在剩余SIFT比特的位置;然后,Bob(Charlie)计算 这里, 是模2加 操 作 ;最 后 ,B o b ( C h a r l i e ) 向 T P 公 布 R B ( R C ) ,其 中值得强调的是,在听到Bob(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MB(MC)的值;这里,i
S9)对于i=1,2,...,L:TP计算 如果R ≠0,TP将得出X≠
Y;否则,他将设置i=i+1并从这步骤的开始重复;如果他最后发现Ri=0对于所有的i都成立,他将得出X=Y;最后,TP告诉Bob和CharlieX和Y的比较结果。