[发明专利]基于五粒子Brown态的量子分组多用户秘密比较方法

说明书

本发明涉及一种基于五粒子Brown态的量子分组秘密信息比较方法，该方法利用Brown态可同时实现两组用户的秘密信息并行比较，并且不会将秘密信息泄露给进行比较的第三方。其中第三方TP是半忠诚的，会诚实地执行比较，并记录比较结果，但同时他也可能会尝试从记录中窃取信息。这不仅更加符合实际，而且更具普遍性。用户可在TP完成分配光子后，执行窃听检测和对TP的忠诚检测，从而避免了信息泄露。最后通过参与方对信息执行编码，使得窃听者即使是TP也不可能知道各自的秘密信息。相比现有的量子秘密比较方法，本发明的优势在于，通过一组Brown态能同时并行实现独立两组多用户的秘密信息比较，并且不会把秘密信息泄露给进行比较的第三方。

技术领域

本发明属于量子通信领域，具体涉及一种量子秘密信息比较(Quantum PrivateComparison)方法，特别是一种基于五粒子Brown态的量子分组秘密比较方法。

背景技术

量子纠缠现象首先是由Einstein，Podolsky，Rosen和Schrodinger注意到的量子力学中一种特有的现象，由于其独特性质，使得它在量子通信中扮演重要角色。自EPR态、类W态、GHZ态、Cluster态陆续被发现后，一个五粒子最大纠缠态于2005年由Brown等人通过数值优化程序发现，即Brown态[1]。因为其特有的纠缠特性，使得Brown态被广泛研究。之后，人们陆续提出Brown态的制备方法。其中包括2013年由Luo等[2]提出的任意五比特Brown态联合远程制备。2014年由Chang等[3]提出了通过非最大纠缠联合远程制备五比特Brown态。2016年由Chen等[4]提出了更为经济的制备五比特Brown类态，同年由Ding等[5]又提出了任意五比特Brown态的确定性联合远程制备。所有的这些都证明了Brown态能够在实验室中成功制备的可能性。

基于量子纠缠的一个重要应用就是量子密码技术。量子密码技术是量子力学和密码学相结合的一门技术，它的安全性是得到了数学上的严格证明，并有量子力学原理做保证。自1984年，Bennett和Brassard[6]提出利用单光子偏振态实现第一个量子密钥分发协议(Quantum Key Distribution)——BB84协议。1993年由Bennett等[7]4个不同国家的6位科学家联名提出量子隐形传态，并于1997年由Bouwmeester等[8]利用纠缠光子对作为量子信道实现人类历史上第一次量子隐形传态。之后，为了解决各种新出现的信息安全问题，大量的密码方法被提出，例如：量子安全直接通信(QSDC)[9-11]，量子密钥共享(QSS)[12-15]，量子身份认证(QIA)[16-17],量子密集编码(QDC)[18]等等。由于量子密码的重要性，越来越多的人投身于量子密码方法的研究中。而量子秘密信息比较作为量子密码技术的一个重要的分支，自然得到了越来越多人的关注。

量子秘密信息比较主要是为了在不揭露秘密的的情况下比较两位用户的秘密信息。通常的例子是Yao的“百万富翁”问题，即在不知道每个人的实际财产的情况下确定谁比谁更富有[19]。随后，Yang等[20]于2009年首次提出了基于EPR对的量子秘密信息比较方法。2010年Chen等[21]又提出了一个基于三重GHZ态的相等信息秘密比较方法。2011年Liu等[22]提出了基于三重W态的量子秘密比较方法。2012年Tseng等[23]提出了一个使用EPR对的量子秘密比较方法。2013年Sun等[24]又提出了基于团簇态的量子密码方法。然而，纵观之前的文献我们会发现他们都只是通过某种纠缠态实现了两个用户的秘密信息的比较，并不能同时实现两组多个用户的并行比较。

基于以上分析，为了同时实现两组多用户的信息比较，本发明提出了一种新颖的基于五粒子Brown态的量子分组秘密信息比较方法。该方法是利用Brown态作为量子资源，基于原始的QPC，根据用户请求，来同时实现两组用户的秘密信息比较，并且不会把用户的秘密信息泄露给进行比较的第三方。另外，该方法不仅更具有灵活性，而且还具有良好的安全性。

发明内容