[發明專利]一種基于測量設備無關的量子安全多方求和方法

有效

• 申請號: 202110931079.X
• 申請日: 2021-08-13
• 公開（公告）號: CN113572608B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 石潤華;柯唯陽;李詣非;李恩
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 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任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發明公開了一種基于測量設備無關的量子安全多方求和方法，是應用于n個參與方以及三個代理Alice,Bob和Charlie構成的量子通信網絡中，包括：1、每個參與方對Alice和Bob發來的弱相干脈沖執行隨機的單光子操作，并由Charlie執行Bell態測量；2、參與方公布部分操作，所有代理公布初始量子態和Bell態測量結果，進行竊聽檢測并選出用于多方求和的弱相干脈沖對；3、利用經典一次一密，每個參與方計算并公開加密的經典信息；4、根據公開的信息，每個參與方均能計算出最終的和。本發明能在保證量子通道和測量端安全的前提下實現安全多方求和，在保證其信息論安全性的前提下，具有良好的可行性和安全性。

技術領域

本發明涉及秘密分享與安全多方計算技術領域，具體地說是一種適用于量子通信網絡中保護量子通道與測量端安全的多方計算求和的方法。

背景技術

近年來，隨著量子計算和量子信息的發展，產生了許多具有應用價值的研究成果。一些量子算法的提出可以解決例如大數分解和離散對數等難題，這使得基于計算復雜性的經典密碼學受到了挑戰。量子密碼學因其安全性基于量子力學原理而非計算復雜性，這使得以量子密碼學為基礎發展出的量子密鑰分配、量子秘密分享協議具有更佳的安全性。

作為量子密碼學的一個重要分支，量子安全多方計算吸引了學術界的大量關注與研究，產生了許多具有前景的量子安全多方計算應用，例如量子安全區塊鏈，量子拍賣，量子投票和量子聯邦學習等。安全多方求和是一種具體的安全多方計算場景，該問題允許參與方共同計算多方隱私數據的和，并且任何一方都得不到其他參與者的隱私數據。經典密碼學中，通常使用零知識證明、同態加密算法和不經意傳輸等方法。目前已有學者提出多種量子安全多方求和協議，然而多數協議僅從理論上提出了解決安全多方求和問題的方法，實現其協議需要制備高維希爾伯特空間的量子資源并執行復雜的測量和算子操作，實際應用其協議具有較大的難度。此外，少數可實現的量子安全多方求和協議并沒有考慮到測量設備的不完美性，可能會在實際應用中存在安全漏洞，例如攻擊者對測量端進行的側信道攻擊。

綜上所述，解決安全多方求和問題的經典協議存在無法抵抗量子攻擊的問題，而針對該問題的量子協議可行性較低且無法滿足測量端的安全性，因此，基于測量設備無關的量子安全多方求和方法具有很好的應用價值和現實意義。

發明內容

本發明為了解決上述現有技術存在的不足之處，提出一種保護量子通道和測量端安全的基于測量設備無關的量子安全多方求和方法，以期能在避免測量端安全漏洞的前提下實現多方求和，同時保證信息論的安全性，在減少復雜量子資源及量子操作的同時，提高安全多方求和協議的可行性。

本發明為解決技術問題所采用的技術方案是：

本發明一種基于測量設備無關的量子安全多方求和方法，其特點是應用于由n個參與方P₁,P₂,...P_i...P_n和三個代理Alice、Bob、Charlie構成的量子通信網絡中；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}；