[发明专利]一种基于纠缠交换的单服务器盲量子计算方法

说明书

本发明提出一种基于纠缠交换的单服务器盲量子计算方法，包括以下步骤：S1可信中心制备Bell态量子比特，并分别发给服务器和客户端；S2客户端将部分量子比特发给服务器；S3服务器对量子比特进行Bell测量，并将测量结果发给客户端；S4客户端根据测量结果获知新的Bell态；S5客户端发给服务器n个经典信息；S6服务器根据这些经典信息选择相应的测量基测量量子比特并将测量结果发给客户端；S7服务器根据客户端的经典信息保留量子比特；S8服务器用保留的量子比特替换BFK协议的量子比特，完成量子计算；本发明客户端只需具有转发和丢弃量子比特的能力即可完成盲量子计算，对于客户端量子能力要求低；且只需要一台量子服务器，具有更好的通用性。

技术领域

本发明涉及量子计算技术领域，更具体地，涉及一种基于纠缠交换的单服务器盲量子计算方法。

背景技术

由于量子计算资源的高技术、高成本特性，使得初代量子计算应用很有可能像今天的超级计算机一样，只有少数政府、企业以及科研院所才拥有，因此，盲量子计算协议很可能将会成为第一代量子计算模型。

盲量子计算(Blind Quantum Computation,BQC)是指客户端在没有足够的量子技术或者量子资源来从事量子计算的情况下，利用远端的量子服务商，将用户的量子计算任务提交给远端的量子服务商，而不会泄露自己的输入、输出和算法的一种量子计算模型。

在经典计算机的加密任务中，用户的安全性是建立在某个数学难题的基础上，只能达到相对的可计算安全，理论上仍存在被破解的风险。

文献Broadbent A,Fitzsimons J,Kashefi E.Universal blind quantumcomputation[C]//Proceedings of the 50th Annual Symposium on Foundations ofComputer Science.Atlanta Georgia:IEEE Computer Society Press,2009:517–526.

该文献提出了一种使用单向模式(one-way model)的第一个通用盲量子计算协议(BFK协议)，在BFK协议中，不要求客户端有任何的量子存储能力，并且协议是无条件安全的，即无论服务器怎样做，都无法知道客户端的输入、输出和算法。最近，该协议已经在一个光学系统中得到了验证。但BFK协议中，仍要求客户端制备量子比特的量子能力，因此通用性还不够完善。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中经典计算机加密任务安全性不足，现有的盲量子计算协议对于客户端量子能力要求较高、通用性不足的缺陷，提供一种基于纠缠交换的单服务器盲量子计算方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于纠缠交换的单服务器盲量子计算方法，包括以下步骤：

S1：可信中心制备2n个形为的Bell态，n＝δ+m，δ＞0且为固定的参数；可信中心将每个Bell态的第一个量子比特B_k发送给服务器；

S2：在服务器收到所有的量子比特B_k后，可信中心将量子比特A_k中随机选择的2m个量子比特A_k发送给服务器，并使客户端获得可信中心丢弃的以及发送到服务器的量子比特A_k的信息；

S3：服务器将收到的2m个量子比特标记为和其中1≤s_i≤n＜t_j≤2n，i∈{1,2,…,m}，j∈{1,2,…,m}；首先服务器从这2m个量子比特中选择和其中和在2m量子比特序列中位置由可信中心或客户端告知服务器；然后服务器对这些量子比特执行Bell测量，并将测量结果发送给客户端；