基于隐私保护的复杂量子安全多方计算研究

发布时间：2020-06-15 23:04

【摘要】：安全多方计算是分布式密码学的理论基础,其主要功能是在一个互不信任的多用户网络中,各个用户能够在不泄露各自私有信息的前提下协同合作以获得某个函数的计算结果。安全多方计算在金融、政治、军事、医疗等多个领域都有着广泛的应用前景。将量子信息技术与安全多方计算技术结合,产生了更新的研究领域—量子安全多方计算。量子安全多方计算,因引入了物理学中的量子力学,使其在安全性、鲁棒性、通信效率等方面都优于经典安全多方计算。目前量子安全多方计算大多局限于量子私有比较、量子安全拍卖、量子签名等简单问题,一些更具实用价值的复杂问题有待进一步研究。本论文主要对三类较为复杂的量子安全多方计算问题:量子私有查询、量子私有价格协商及量子私有几何计算进行了较为深入地研究,以提高计算效率、保障安全性、降低通信复杂度等为目的,对这三类协议进行了深入分析与探讨。主要研究内容如下:(1)提出一种新的量子私有查询协议,协议基于量子茫然传输策略保障了查询客户端的隐私安全,通过实施Grover迭代来高效地获取加密的待查信息;并使得协议的通信复杂度较之前协议大幅度降低,并分析证明其能够有效保证客户端隐私与服务端的安全性。(2)提出一个基于量子的保护隐私价格协商协议,借助量子比较器对各类商品进行价格比较计算,通过量子计数统计所有商品满足交易条件的商品数量,并使用量子比特串承诺协议保证了协商双方的数据隐私安全。与经典相关协议相比,通信复杂度有显著降低。(3)提出了一种基于量子的隐私保护几何相交协议,借助量子操作变换将私有交点问题巧妙地转化为量子搜索问题。并借助量子计数算法快速找到两方几何相交点。与经典的相关协议相比,我们的协议降低了通信复杂度,同时也保证了参与者的隐私。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP309;O413.1
【图文】：

逦｜0）－｜0逡逑１０逦ＶＴ逡逑图２．２邋｜１）态进过／／门的线路图逡逑量子搜索算法的过程如图２．３所示，其中输入端包含一个量子寄存器和一个逡逑ｏｒａｃｌｅ工作空间。旨在最少迭代次数内获得搜索问题的解。逡逑？量子比特｜0＞二＝＝：逦三三二逦＾……逦二—逦１＝１逦测跫逡逑Ｇ逦Ｇ逦＇逦０逡逑Ｏｒａｃｌｅ的逦．．丨一－邋二逡逑工作区间邋逦－—［＝］逦［＝……逦＝３逦［＝逦ｇ逡逑２．３量子搜索算法的线路框图逡逑由图２．３可知，算法需要执行Ｇｒｏｖｅｒ迭代的次数是从初态｜０＞？”开逡逑始，通过使用Ｈ门操作来使系统处于叠加态艮Ｐ：逡逑＜－＞逡逑然后再经过次Ｇｒｏｖｅｒ迭代完成搜索过程。实现Ｇｒｏｖｅｒ迭代的量子线路逡逑如图２．４所示，迭代过程可分为以下４步：逡逑Ｓｔｅｐｌ：应用ｏｒａｃｌｅ算子０，检验数据库中的每个元素是否为搜索问题的解：逡逑Ｓｔｅｐ２：对Ｓｔｅｐｌ的结果应用Ｈａｄａｍａｒｄ变换／／？ｎ；逡逑２０逡逑

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本文编号：2715132