1.一种基于可验证盲量子计算的安全多方计算方法,其特征在于,该方法包括系统初始化、量子态计算以及结果输出三个阶段;
系统初始化阶段包括:
S1:TP生成单量子态,并将该单量子态发送给Alice;
S2:Alice接收到单量子态后对该量子态执行Z(θl)操作或者随机生成一个虚拟量子比特,将所有的量子比特发送给TP;
S3:重复步骤S1~S2,当TP的量子内存达到设置的阈值时,将TP中的量子比特生成S(T)图;将TP中的量子比特生成S(T)图的过程包括:步骤1:基图G由顶点v和边e构成;根据基图中的每个顶点vi定义两组新的顶点根据基图的边eij定义一组新的四条边连接对应顶点 和步骤2:对每一个边执行一个添加顶点操作,使得将连接两个顶点的边替换成一个新的顶点;
步骤3:对主顶点和添加的顶点执行着色操作;主顶点和添加顶点被随机地着色为绿色,白色和红色;每个主顶点集合中至少有一个顶点被着色为绿色,剩下的顶点有α的概率为红色,1‑α的概率为白色,其中0<α<1;连接两个不同颜色主顶点的添加顶点为白色,连接两个主顶点都是绿色的添加顶点为绿色,连接两个主顶点都是白色为红色;其中,α表示顶点被着色为红色的概率;
步骤4:将所有的对应添加点和主顶点连,得到基础S(T)图;
S4:系统的各个Bob选择第一秘钥对输入的数据进行加密,将加密后的各个数据发送给Alice;
S5:Alice接收到各个Bobj的量子比特后,采用第二秘钥对每个Bobj发送的一次加密量子态进行二次加密,根据二次加密后的的量子态生成一个陷阱量子比特;将陷阱量子比特和二次加密后的量子比特发送给TP;
S6:TP将二次加密量子比特与生成的S(T)图进行融合,得到融合量子比特图;
量子态计算阶段包括:
待进行量子态计算的Bob将第一密钥发送给Alice;Alice根据第一秘钥、第二秘钥和修正测量角度计算实际测量角度;所述修正测量角度为上一个量子比特的测量结果;Alice将实际测量角度发送给TP;Alice和TP根据实际测量角度执行通用盲量子计算协议,得到Alice和Bobj的加密状态下的多方计算结果;
结果输出阶段包括:
Alice根据陷阱量子比特判断TP是否执行计算任务,若执行计算任务,则Alice保留加密状态下的多方计算结果,并将Bobj所对应的输出量子位、陷阱量子位以及虚拟量子位的位置发送Bobj;不执行计算任务,则取消本次计算任务;
Bobj检查陷阱量子比特是否正确,若正确,则采用第一秘钥解密加密状态下的多方计算结果,得到最终的输出结果,否则计算任务取消;
Bobj检查陷阱量子比特是否正确的过程包括:Bobj对陷阱量子比特 执
行计算任务,如果该计算结果bt等于预期陷阱量子比特的计算结果rt,则TP正确执行计算任务;如果该计算结果bt不等于预期陷阱量子比特的计算结果rt,则取消本次计算任务;Bobj对陷阱量子比特执行计算任务的过程包括:Bobj根据量子比特|+>l计算该量子比特的偏转角度 令 其中l表示量子态的位置信息, 分别代表该量子比特在水平轴上X基测量和Z基测量的结果;Bobj选择随机数rl,根据选取的随机数计算实际测量角度δl;
Bobj将实际测量角度δl发送给TP,TP根据发送的实际测量角度生成测量基{|+δl>,|‑δl>},并根据测量基得到测量的结果sl∈{0,1},将测量结果并发送给Bobj;若rl=1,Bobj翻转计算结果sl,即当rl=1且sl=1,最终Bobj得到的计算结果为sl=0;若rl=0,则Bobj得到的计算结果为sl。
2.根据权利要求1所述的一种基于可验证盲量子计算的安全多方计算方法,其特征在于,Alice根据接收的单量子态后执行Z(θl)操作或者随机生成虚拟量子比特的过程包括:Alice对量子态执行Z(θl)操作的过程包括:Alice对TP发送的单量子态|+>执行Z(θl)操作,得到量子态|+θl>;将得到的量子态|+θl>发送给TP;Alice生成一个虚拟量子比特的过程包括Alice对TP发送的量子态|+>不做处理,Alice生成一个虚拟量子比特|dl>,(d∈{0,1});
将TP发送的量子态|+>和Alice生成虚拟量子比特|dl>,(d∈{0,1})一起发送给TP;其中θl表示第l个单量子比特在角度θl执行的Z门操作。
3.根据权利要求1所述的一种基于可验证盲量子计算的安全多方计算方法,其特征在于,设置的阈值为2N+4cN;其中,N表示基图的顶点数,c表示基图G的最大度。
4.根据权利要求1所述的一种基于可验证盲量子计算的安全多方计算方法,其特征在于,采用第一秘钥对输入的数据进行加密的过程包括:Bobj采用第一秘钥 对输入的量子态 执行酉操作 得到加密的量子态;其中, 和 均表示Bobj选择的第一密钥, 和 均表示Bobj用随机秘钥为自己的输入量子态进行一次一密的加密,x表示选择对应的X基测量,z表示选择对应的Z基测量,X表示X基测量,Z表示Z基测量。
5.根据权利要求1所述的一种基于可验证盲量子计算的安全多方计算方法,其特征在于,采用第二秘钥对一次加密的量子态进行二次加密的过程包括:Alice根据接收到的一次加密量子态 生成秘钥 根据生成的密钥对量子态执行随机的 和 修正,得到二次加密的量子态 其
中 表示Alice为Bobj生成的一组随机数秘钥, 表示在Z轴上的偏转, 表示X基测量。
6.根据权利要求1所述的一种基于可验证盲量子计算的安全多方计算方法,其特征在于,将Alice发送的量子比特与生成的基础S(T)图进行融合的过程包括:TP将Alice发送过来的二次加密后的量子比特和陷阱量子比特作为新的一组顶点集随机插入到基础S(T)图中,得到融合量子比特图;在融合量子比特图中TP不知道二次加密后的量子比特和陷阱量子比特的具体位置。
7.根据权利要求1所述的一种基于可验证盲量子计算的安全多方计算方法,其特征在于,计算实际测量角度的公式为:其中,δi表示实际测量角度,(mx,i,mz,i)表示Bob的密钥, 表示Alice的秘钥,φ′i表示对上一个测量角度的修正结果,ri表示Alice选择的随机数。