[发明专利]多用户量子私密查询方法

说明书

本发明提出一种多用户量子私密查询方法，利用单光子态的乘积态作为初始量子资源，可实现n个用户同时查询数据库的数据。在本发明的方法中，数据库隐私和用户隐私应当通过对θ选择一个合适的值来进行折中。由于对数据库所有者的忠诚性检测过程，一个更小的θ可被优先选择以确保具备更好的数据库隐私。另外，本发明的方法是损耗容忍的、在大数据库情形下是可行的、对于量子存储攻击是鲁棒的以及是灵活的。

技术领域

本发明涉及量子密码学领域。本发明设计一种多用户量子私密查询方法，可实现n个用户同时查询数据库的数据。

背景技术

作为对称隐私信息提取(Symmetrically private information retrieval，SPIR)[1]的量子版本，量子私密查询(Quantum private query，QPQ)近年已经成为量子密码领域[2]的一个研究热点。QPQ的目标在于在确保优秀用户隐私和优秀数据库隐私的前提下使用户能从数据库得到她想要的数据。在2008年，Giovannetti等[3]提出首个QPQ方法，其中代表数据库的oracle操作被施加在查询态上。之后，它的安全性分析和原理性验证的实验实现分别在文献[4]和文献[5]给出。在2011年，Olejnik[6]基于通信复杂性对文献[3]的方法进行了简化。不幸的是，文献[3]和文献[6]的方法仍然是实际不可行的，特别是在大数据库情形。在2011年，基于SARG04量子密钥分配(Quantum key distribution，QKD)方法[7]，Jakobi等[8]提出首个实际可行的QPQ方法。后来，Gao等[9]构建了一个灵活的QPQ方法将文献[8]的方法进行一般化。在2015年，Yang等[10]将半量子概念[11-12]引入进QPQ来设计首个半量子私密查询(Semi-quantum private query，SQPQ)方法。不幸的是，Yu等[13]指出，文献[10]的方法的用户隐私会毫无察觉地被侵犯，并提出一个改进方法来克服这个漏洞。然而，Yu等的改进方法[13]不是半量子的。在2019年，Pei等[14]提出一个实际可行的基于两维QKD系统的块QPQ方法。显然，所有上述QPQ方法适用于仅有一个用户想查询数据库的数据的情形。在实际中，不可避免地会存在多个用户想同时查询数据库的数据的情形。不幸的是，目前还没有只执行一轮方法就能实现多个用户查询的QPQ方法。

基于以上分析，本发明致力于构建一个可被应用于n个用户想同时查询数据库的数据这种情形的多用户QPQ方法。

参考文献

[1]Gertner Y,Ishai Y,Kushilevitz E,Malkin T.Protecting data privacyin private information retrieval schemes.J Comput Syst Sci,2000,60(3):592-629.Earlier version in STOC 98

[2]Bennett C H,Brassard G.Quantum cryptography:public-keydistribution and coin tossing.In:Proceedings of the IEEE InternationalConference on Computers,Systems and Signal Processing.Bangalore:IEEE Press,1984,175-179

[3]Giovannetti V,Lloyd S,Maccone L.Quantum private queries.Phys RevLett,2008,100:230502

[4]Giovannetti V,Lloyd S,Maccone L.Quantum private queries:securityanalysis.IEEE Trans Inf Theor,2010,56:3465-3477