[发明专利]基于二维平面上受控交替量子漫步的构建量子哈希函数的方法

说明书

本发明公开了一种基于二维平面上受控交替量子漫步的构建量子哈希函数的方法，在提出受控交替量子漫步的基础上，用信息序列控制抛币操作，利用受控交替量子漫步来实现量子哈希的单向压缩过程，用测量漫步者所处位置得到的概率作为原始数据，处理后作为哈希值。该方法采用受控交替量子漫步，用一个2维硬币控制2维平面上的漫步，既避免了以往量子哈希机制中可预测的碰撞行为，又利于物理实验，是一种可靠实用的量子哈希机制。

技术领域

本发明属于计算机安全技术领域，具体涉及一种使用二维平面上受控交替量子漫步来实现哈希单向压缩的量子哈希函数。

背景技术

量子通信技术发展迅速，各种量子协议近年来层出不穷，哈希函数已被广泛的应用于量子协议来保证量子通信的安全。但是MD5已被破解，其他哈希函数将来是否还安全，尤其是量子计算机出色的计算能力目前已经可以在多项式时间内解决大整数分解问题，并有希望在不远的将来解决其他问题，对传统基于数学困难问题的哈希函数构成威胁。所以，将经典哈希函数用在量子协议中可以对量子协议的安全性构成威胁。现有技术“Dan Li,Jie Zhang,Fen-ZhuoGuo,Wei Huang,Qiao-Yan Wen,Hui Chen.Discrete-timeinteracting quantum walks and quantum Hash schemes.Quantum InformationProcessing,12(3),2013,1501-1513.”如图1所示，采用圈上的受控两粒子交互型量子漫步来实现哈希单向压缩，其初始硬币态保密，由要压缩的信息值来控制量子漫步，最终漫步者处于位置的概率分布作为哈希值。该技术的安全性不依赖于数学困难问题，而是初始硬币态的无穷种可能性，故而理论上绝对安全，但对于提出的几种抛币操作，有可预测的碰撞性存在，并且执行两粒子交互型量子漫步的物理实验还相对困难。现有技术“Yu-Guang Yang,Peng Xu,Rui Yang,Yi-Hua Zhou,Wei-Min Shi,Quantum Hash function and itsapplication to privacy amplification in quantum key distribution,pseudo-random number generation and image encryption.Scientific reports,6,2016,19788.”对原有量子哈希函数进行了改进，将得到的概率分布处理为2进制序列作为哈希值，并基于此提出了一种图像加密算法。但是这种技术在应用于量子计算机上时仍然需要执行两粒子量子漫步，并且抛币操作为一个4×4的酉矩阵，这为实验带来了一定的困难性。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于二维平面上受控交替量子漫步的构建量子哈希函数的方法，本方法利用二维平面上受控交替量子漫步，既避免了基于两粒子交互型量子漫步的量子哈希函数可预见的碰撞行为，又为在量子计算机上实现量子哈希函数节省了资源。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于二维平面上受控交替量子漫步的构建量子哈希函数的方法，包括以下步骤：

步骤1，根据要生成的哈希值的长度，选取合适的奇数N₁、N₂，然后随机选取两个抛币操作C₀和C₁。

步骤2，将要压缩的信息值的ASCII码排列为一个二进制串。