[发明专利]一种被动式诱骗态盲量子计算方法

说明书

本发明公开了一种被动式诱骗态盲量子计算方法，基于标记单光子源的被动式诱骗态盲量子计算方法，通过利用标记单光子源中单光子脉冲的占比高这一特点，同时结合被动式诱骗态无需调制光源强度的优点，不仅解决了主动式诱骗态方案中由于强度调制可能产生的信息泄露问题，而且在一定条件下提升了盲量子计算的效率，进而实现了一种改进的被动式诱骗态盲量子计算方法。

技术领域

本发明属于量子计算、量子信息技术等领域，具体涉及一种被动式诱骗态盲量子计算方法，本方案可以很好的提高协议的安全性，从而保护用户的隐私不被窃取。

背景技术

随着量子计算技术的突飞猛进，具有无与伦比计算能力的量子计算机即将出现。可以预见，量子计算机将给人类社会带来巨大的变化。然而，强大的量子计算机将会非常庞大和昂贵，只能由一些特定的研究机构所拥有。为了使量子计算机也能面向普通用户，可以使用我们熟悉的云计算方案，即用户仍旧使用经典计算机，将计算任务交付给具有量子计算能力的云端处理。那么为了保证用户的信息不被窃取，科研人员又提出了盲量子计算这一概念，使得无量子计算能力的用户(Alice)在不泄露任何信息的前提下(包括计算输入，计算任务，计算结果)，将计算任务委托给不信任的服务器(Bob)完成。

到目前为止，已经有人提出了一些盲量子计算协议，在通用盲量子计算协议中，该协议不要求Alice具有任何量子计算能力或量子存储能力。服务器无法了解客户端计算相关的任何信息，因此它的安全性是无条件的。但是这个协议要求客户端具备制备完美单光子源的能力，正如我们所知道的，理想的单光子源在目前的技术下仍然是不可能的。因此，提出了一些基于弱相干光源的协议，并引入盲性的概念，用以正确并安全的定位协议，然后采用诱骗态的方法来保证协议的安全性。但是，弱相干态光源中含有较多的真空脉冲，这会降低盲量子计算的计算效率。更重要的是，在主动式的盲量子计算方法中，需要将光源调制成不同的信号态和诱骗态的强度，而由于实际的强度调制器存在技术缺陷，将导致侧信道信息泄漏，影响系统的安全性。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有方案的不足，提出了一种被动式诱骗态盲量子计算方法，一方面本方案使用自发参量下转换过程产生的标记单光子源作为光源，与弱相干态光源对比，标记单光子源的真空脉冲占比更低，在通信距离上更有优势，有利于远距离传输量子计算任务；另一方面，本方案在参数估算时采用被动式诱骗态方案，无需主动调制光源强度，而是将闲置光模式分束到不同的路径，通过标记不同的计数事件来实现区分信号态和诱骗态，进而避免强度调制过程中导致的调制误差和信息泄露。

为实现上述技术效果，本发明提出一种被动式诱骗态盲量子计算方法，该方案主要涉及普通客户端Alice和一个不可信的量子服务器Bob，其中无量子计算能力，她可以把自己的量子计算任务委托给Bob执行而不会泄露量子计算的结果。

本发明的一种被动式诱骗态盲量子计算方法的具体步骤：

步骤1，Alice使用非线性晶体NC通过自发参量下转换过程制备N个双模光子对，通过二向色镜DM分成两种光模式，分别对应于闲置光模式Idle和信号光模式Signal。其中闲置光模式Idle光子被光分束器BS分为两路，分别被送入本地单光子探测器D₁和本地单光子探测器D₂进行探测。根据两个本地单光子探测器的响应情况，将所有本地探测事件分为四种不同的类型，其中D₁、D₂同时不响应的情况定义为X₁事件，D₁响应、 D2不响应定义为X₂事件，D₂响应、D₁不响应定义为X₃事件，D₁、D₂同时响应定义为X₄事件。