[發(fā)明專利]一種基于測量設(shè)備無關(guān)的量子安全多方求和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110931079.X
• 申請日: 2021-08-13
• 公開（公告）號: CN113572608B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石潤華;柯唯陽;李詣非;李恩
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種基于測量設(shè)備無關(guān)的量子安全多方求和方法，其特征是應(yīng)用于由n個參與方P₁,P₂,...P_i...P_n和三個代理Alice、Bob、Charlie構(gòu)成的量子通信網(wǎng)絡(luò)中；其中，P_i表示第i個參與方，所述量子安全多方求和方法是按如下步驟進行：

步驟1、初始化；

步驟1.1、所述第i個參與方P_i通過現(xiàn)場抽簽的方式獲得一個與其他所有參與方均不同的秘密信息s_i∈{1,2,...n}，所述代理Alice和代理Bob共享一個長度為t的密鑰k，令k[j]表示所述密鑰k的第j位比特值，t≈16n；j∈{1,2,...t}；

步驟1.2、將n個參與方分為兩個組，包括m個的第一組參與方{P₁,P₂,...P_m}和n-m個的第二組參與方{P_m+1,P_m+2,...P_n}；

步驟2、所述代理Alice和代理Bob分別制備t個隨機的弱相干脈沖，其中，第j個弱相干脈沖的初始量子態(tài)隨機處于|0、|1、|+或|-，且第j個弱相干脈沖的基由所述密鑰k的第j位比特值k[j]選擇，若k[j]＝0，則選擇{|0、|1}基，若k[j]＝1，則選擇{|+、|-}基；

步驟3、協(xié)議執(zhí)行階段，同時執(zhí)行以下兩步步驟3.1及步驟3.2：

步驟3.1、所述代理Alice將各自制備的t個隨機的弱相干脈沖依次發(fā)送給所述第一組參與方{P₁,P₂,...P_m}中的第1個參與方P₁；

步驟3.1.1、初始化i＝1；

步驟3.1.2、當(dāng)所述第i個參與方P_i收到t個弱相干脈沖后，選擇兩個隨機比特r_i[j],u_i[j]∈{0,1}對第j個弱相干脈沖執(zhí)行操作和操作后，發(fā)送給第i+1個參與方P_i+1，j∈{1,2...,t}；

步驟3.1.3、將i+1賦值給i后，返回步驟3.1.2，直到i＝m為止；

步驟3.1.4、所述第m個參與方P_m將所收到的t個弱相干脈沖按序依次發(fā)給所述代理Charlie；

步驟3.2、所述代理Bob將各自制備的t個隨機的弱相干脈沖依次發(fā)送給所述第二組參與方{P_m+1,P_m+2,...P_n}中的第m+1個參與方P_m+1；

步驟3.2.1、初始化i＝m+1；

步驟3.2.2、當(dāng)所述第i個參與方P_i收到t個弱相干脈沖后，選擇兩個隨機數(shù)r_i[j],u_i[j]∈{0,1}對第j個弱相干脈沖執(zhí)行操作和操作后，發(fā)送給第i+1個參與方P_i+1，j∈{1,2...,t}；

步驟3.2.3、將i+1賦值給i后，返回步驟3.2.2，直到i＝n為止；

步驟3.2.4、所述第n個參與方P_n將所收到的t個弱相干脈沖按序依次發(fā)給所述代理Charlie；

步驟3.3、由所述代理Charlie對發(fā)送來的t個弱相干脈沖對進行Bell態(tài)測量，并公布測量是否成功，以及成功時的測量結(jié)果；

步驟4、所有參與方聯(lián)合進行后處理：

步驟4.1、所述n個參與方P₁,P₂,...P_i...P_n公布各自的隨機比特{u_i[j]|i＝1,2,…,n,j＝1,2,…,t}，并判斷是否滿足有用性條件，若是，則表示第j個弱相干脈沖對為成功事件，否則，判斷下一個弱相干脈沖對，從而得到成功事件的數(shù)量為e，e≈2n；

所述有用性條件為：且且所述代理Charlie對所述第j個弱相干脈沖對的Bell態(tài)測量是成功的，j∈{1,2...,t}；

步驟4.2、所述代理Alice和代理Bob分別公布e個成功事件相對應(yīng)的弱相干脈沖的初始狀態(tài)，所述代理Charlie公布e個成功事件相對應(yīng)的Bell態(tài)測量結(jié)果；所述n個參與方P₁,P₂,...P_i...P_n從滿足條件的e個成功事件中隨機選擇n個成功事件用于多方求和，并用剩余的n個成功事件進行代理誠實性驗證及竊聽檢測；

步驟4.3、對于用于代理誠實性驗證及竊聽檢測的n個成功事件中的第v個成功事件所對應(yīng)于t個弱相干脈沖對中的第j_v個弱相干脈沖對v∈{1,2...,n}，j_v∈{1,2...,t}，所述n個參與方P₁,P₂,...P_i...P_n公布相對應(yīng)的隨機比特{r_i[j_v]|i＝1,2,…,n,j_v∈{1,2,…,t}}，其中，r_i[j_v]表示所述第i個參與方P_i對t個弱相干脈沖對中的第j_v個弱相干脈沖對所選擇的隨機數(shù)，并利用測量設(shè)備無關(guān)量子密碼協(xié)議檢驗所有公開的信息是否一致，若一致，則表示不存在不誠實代理或有外部竊聽者，并執(zhí)行步驟4.4；否則，表示必定存在不誠實代理或有外部竊聽者，并終止求和；

步驟4.4、對于用于多方求和的n個成功事件中的第l個成功事件所對應(yīng)于t個弱相干脈沖對中的第j_l個弱相干脈沖對，l∈{1,2...,n}，j_l∈{1,2...,t}，第i個參與方P_i利用式(1)計算加入隱私輸入后的隨機比特

式(1)中，x_i為所述第i個參與方P_i的隱私輸入，r_i[j_l]為所述第i個參與方對第j_l個弱相干脈沖對所選擇的隨機數(shù)；

步驟4.5、所述n個參與方P₁,P₂,...,P_n公開各自的計算結(jié)果進而得到每一個成功事件對應(yīng)的隨機比特求和結(jié)果

步驟4.6、根據(jù)所述代理Alice和所述Bob公布的相對應(yīng)的弱相干脈沖的初始狀態(tài)及所述代理Charlie公布的相對應(yīng)的Bell態(tài)測量結(jié)果，并利用測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰協(xié)議，計算第l項的求和結(jié)果sum(l)＝r^*[l]mod2或sum(l)＝(r^*[l]+1)mod2；

步驟5、所述n個參與方P₁,P₂,...,P_n計算最終的求和結(jié)果