[发明专利]一种基于量子行走的多方量子秘密共享方法及系统

说明书

本发明提出了一种基于量子行走的多方量子秘密共享方法及系统，方法包括如下步骤：S1：秘密分发者Alice首先构建个量子游走子系统，执行步量子游走产生纠缠态用于秘密共享；S2：秘密分发者Alice拆分秘密份额分发给参与者，并执行窃听检测。通过窃听检测后，参与者对手中粒子进行测量；S3：Alice将随机抽取一部分测量结果作为样本进行验证，验证通过之后将恢复出全部原始秘密消息。本发明运用环上量子行走原理，实现了量子行走多方秘密共享。

技术领域

本发明属于量子信息共享技术领域，具体涉及一种基于量子行走的多方量子秘密共享方法及系统。

背景技术

秘密共享的思想将秘密以适当的方式拆分，拆分后的每一个份额由不同的参与者管理，除非有足够多的授权参与者合作，否则秘密信息无法恢复。秘密共享的目的是阻止秘密过于集中，以达到分散风险和容忍入侵的目的，是信息安全和数据保密中的重要手段。秘密共享技术的关键怎样更好的设计秘密拆分方式和恢复方式。1998年，在经典秘密共享机制概念的基础上，Hillery等人[1]利用GHZ三粒子态的量子纠缠关联性设计了一个量子秘密共享(QSS)方案。此后，学者们对QSS进行了大量有意义的研究。

近年来，随着量子信息技术的不断进步，量子秘密共享技术的安全性不断增强，可制备的量子纠缠维度也不断提高，可共享的秘密消息容量不断增大。Zha等人[2]通过六粒子GHZ纠缠态和测量，设计了两个三方量子秘密共享协议，较大的提高了三方秘密共享的效率。基于拉格朗日酉算子、旋转酉算子，Song等人[3]提出了一种多方量子秘密共享方案。类似的，Jiang等人[4]利用八粒子纠缠态设计了多方量子秘密共享协议，此协议可以验证恢复的秘密消息的正确性。由于验证环节需要量子资源，所以此方法的效率不高。2021年，Li等人[5]提出了一个基于量子游走的可信认证过程的量子秘密共享方案，该方案可以有效地防止参与者的攻击。

现有的量子秘密共享技术还存在以下几个不足之处：1）现有量子秘密共享的效率有待提高：现有技术普遍采用多粒子纠缠态原理共享密钥，这类方法需要制备纠缠态后再分发，尤其是在多人共享秘密时，量子资源消耗大，信息共享的效率低[2,3,4]；2）一些秘密共享技术只适用于三方参与共享，缺乏扩展性[2]；3）在现实情况下，一些参与者可能被冒充或一些认证的参与者可能提供虚假的共享份额，协议缺少秘密验证在重建原始秘密时都可能会受到干扰[3,4]。

参考文献

[1] AhHillery, M. , Nek, V. ~. , Berthiaume, A. . （1999）. Quantumsecret sharing. quant-ph/9806063, 59（3）, 1829-1834.aronov D, Ambainis A,Kempe J, et al. Quantum Walks On Graphs[D]. New York, NY, USA: Associationfor Computing Machinery, 2000.

[2] Zha X W, Jiang R X, Wang M R. Two schemes of multiparty quantumdirect secret sharing via a six-particle GHZ state[J]. Communications intheoretical physics, 2020,72（2）:25102.

[3] Song X L, Liu Y B, Xiao M, et al. A verifiable （t, n） thresholdquantum state sharing scheme on IBM quantum cloud platform[J]. QuantumInformation Processing, 2020,19（9）:337.