[发明专利]一种基于Bell态的半量子隐私比较方法及系统

说明书

本发明属于数据信息技术领域，公开了一个基于Bell态的半量子隐私比较方法及系统，利用Bell态的属性实现半量子用户之间隐私信息地比较；在保证完成隐私比较的基础上，本发明提高了量子比特效率，简化了协议过程；在保证完成隐私比较的同时，保证第三方TP以及外来窃听者无法获取用户的部分乃至全部隐私信息。本发明使得该协议能够被应用到当前的实际网络环境中，推动量子技术的实用化进程；半可信的TP可以通过简单的Bell测量即可完成隐私比对和窃听检测，且他无法获取额外的隐私信息；TP最后只需公布一位经典粒子既可以表示双方的隐私信息是否相等。

技术领域

本发明属于数据信息技术领域，尤其涉及一种基于Bell态的半量子隐私比较方法及系统。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

在量子技术日趋完善的背景下，我国现已建成两千公里长的京沪量子通信干线，城域光纤量子通信技术已成熟，量子通信网络已从实验室研究阶段进入实际应用阶段。量子密码学是结合了量子物理学和经典秘密学的一门交叉学科，它是利用量子物理学的基本特性来实现密码思想的一种新型密码体制。与经典密码学依赖计算复杂度来实现通信的安全性相比，量子密码学是以量子物理为基础，主要由量子力学的测不准原理和量子不可克隆定理来保证通信的安全性。在理论上，量子密码学可提供信息交互的绝对安全性(即无条件安全)，因此当前对量子安全通信的研究已成为业界的热点。

量子隐私比较是量子安全多方计算的一个重要研究方向，其主要利用第三方在不公布隐私信息的前提下，比较隐私信息。但由于隐私比较的使用范围较其他领域的应用范围没那么宽泛，故近些年的创新也不多。但随着在2007年， Boyer等人发表了第一篇基于经典的BB84协议的半量子密码协议。在这篇论文中，作者允许部分参与者不具备完全的量子处理能力即可参与到量子密钥分发过程，并且提出了在量子信道中半量子的操作规则。允许部分参与者不需要全量子处理能力，甚至不用参与量子叠加态的准备和测量。一方面，降低了协议实现成本；一方面，使得量子通信的使用范围更加广泛。甚至在从经典通信到全量子通信的过渡阶段，为经典参与者提供便携方案。借鉴于这一概念，半量子隐私比较协议也得到了新的进展。从2016年开始，利用有半量子参与的隐私比较协议也逐渐引起研究者的兴趣。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)用户的硬件成本要求高：现有的基于量子技术的隐私比较方案通常需要用户具有全量子处理能力，即配备高级量子设备，如量子发生器、量子存储器、酉操作器等。但经典用户或只具备部分量子处理能力的使用者无法负担如此昂贵的量子设备，一定程度上限制了量子隐私比较协议的使用范围。

(2)量子比特效率不高：现有的量子隐私比较协议，通常需要在每一步都添加防窃听和防信息泄漏措施，从而需要协议设计巧妙，甚至需要大量的量子比特去辅助完成这些工作，但能检测的隐私信息确实极少。

(3)现有量子隐私比较协议实现较为复杂：隐私比较的实现通常需要多串量子序列进行异或，从而隐藏用户的隐私信息。不止是需要防止外在窃听攻击，而且需要通过协议的复杂度抵制用户之间的相互窃取以及第三方TP在执行协议过程中截取隐私信息。

解决上述技术问题的意义：

(1)将半量子设定为比较隐私的最低参与标准：与传统全量子用户在进行隐私比较协议相比，半量子用户无需配备昂贵的高级量子设备。达到相同结果的前提下，这在很大程度上降低了隐私比较的实现成本。

(2)无需诱骗光子的参与以及半量子本身设定的操作规则能够提高比特效率：在该方案中，协议无需诱骗光子协助检验量子信道中是否存在窃听，利用半量子本身的操作属性即可让窃听者被发现的概率达到50％。并且，与类似使用Bell态作为传输资源的隐私查询协议相比，该方案的量子比特效率更好。