[发明专利]一种基于抗旋转噪声的敏捷量子隐私查询方法

说明书

本发明公开了一种基于抗旋转噪声的敏捷量子隐私查询方法，该方法包括利用数据库根据Bell态构造传输信息的量子态，生成粒子状态序列；利用数据库根据Bell态构造检测粒子，添加到粒子状态序列中生成混合序列并发送至查询用户；利用查询用户根据混合序列中检测粒子进行安全检测；利用查询用户丢弃所有检测粒子，并采用测量基对剩余粒子进行测量；利用数据库根据发送的量子态公布经典信息；利用查询用户根据测量结果和公布的经典信息获取原始密钥；设定安全参数，生成共享密钥；利用查询用户根据共享密钥检索数据库中的条目信息。本发明消除了量子信道中的旋转噪声，保证了量子信息传输的安全，提高了量子隐私查询效率。

技术领域

本发明涉及量子隐私查询技术领域，具体涉及一种基于抗旋转噪声的敏捷量子隐私查询方法。

背景技术

自Bennett等人提出第一个BB84协议以来，量子安全通信一直是研究的热点。量子密码学利用量子物理原理来保证传输信息的安全性，基于大数分解的经典密码学容易被破解。因此，量子密码学将使现有的密码系统变得不安全。量子通信有许多重要的分支，如:量子隐私查询(QPQ)、量子隐私比较(QPC)、量子安全直接通信(QSDC)、量子秘钥共享(QSS)、量子密钥协商协议(QKA)等。

量子隐私查询协议要求同时保证用户和数据库的隐私。也就是说，在数据库中，Bob无法知道用户Alice查询的具体位置，同时，Alice无法知道Bob数据库中查询条目以外的其他数据信息。在安全分析的过程中，我们除了需要注意Alice和Bob是否插入诱骗粒子，是否构造虚假粒子，是否协商联合欺骗以外，我们还需要注意外部窃听者的拦截和重传攻击，PNS攻击等。量子隐私查询一般存在传输信道噪声干扰、传输效率低等问题。受经典半量子、量子计算和量子搜索算法等的影响，我们希望在量子隐私查询中无论是后处理还是抗旋转噪声都能够实现更好的效果。

现有的量子隐私查询方案主要存在以下问题：

1、现有的量子通信一般不会考虑信道中的噪声干扰，认为量子通信是具有无条件安全的性质。但事实是量子信道存在相位噪声和旋转噪声的干扰；

2、以前一般会使用具有抗旋转噪声和相位噪声能力的DF态，但DF态构造困难；

3、大部分量子隐私查询的后处理是将长度为kN的密钥划分为长度为N的k段密钥，密钥压缩后用户一般只能获得一位密钥，所以用户只能查询1bit的数据库信息。以前的协议用户难以实现查询多位数据库密钥信息的功能。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种基于抗旋转噪声的敏捷量子隐私查询方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于抗旋转噪声的敏捷量子隐私查询方法，包括以下步骤：

S1、利用数据库根据Bell态构造传输信息的量子态，生成粒子状态序列；

S2、利用数据库根据Bell态构造检测粒子，添加到步骤S1生成的粒子状态序列中，生成混合序列并发送至查询用户；

S3、利用查询用户根据混合序列中检测粒子进行安全检测；

S4、利用查询用户丢弃所有检测粒子，并采用测量基对剩余粒子进行测量；

S5、利用数据库根据步骤S2中发送的量子态公布经典信息；

S6、利用查询用户根据步骤S4的测量结果和步骤S5中公布的经典信息获取原始密钥；

S7、设定安全参数，将原始密钥划分为安全参数长度的密钥序列，再将密钥序列的十进制数转换为二进制数，对二进制数进行异或操作得到共享密钥；

S8、利用查询用户根据共享密钥检索数据库中的条目信息。