【摘 要】
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私密比较是安全多方计算领域中一个重要应用,指参与者在能够保证安全性和隐私性的前提下比较私密信息的大小关系。量子私密比较（Quantum Private Comparison,QPC）使用量子作为计算资源,以量子力学的特性保证协议的安全性,相比经典私密比较协议能够提供更强的安全保障。量子私密协议在电子选举、无记名投票、门限签名等实际场景中有重要的应用。目前的QPC协议中大部分都处于理论研究,这是由于
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私密比较是安全多方计算领域中一个重要应用,指参与者在能够保证安全性和隐私性的前提下比较私密信息的大小关系。量子私密比较（Quantum Private Comparison,QPC）使用量子作为计算资源,以量子力学的特性保证协议的安全性,相比经典私密比较协议能够提供更强的安全保障。量子私密协议在电子选举、无记名投票、门限签名等实际场景中有重要的应用。目前的QPC协议中大部分都处于理论研究,这是由于这些协议所使用的量子资源无论是高度纠缠的粒子还是高维度的粒子在实际的实验中都很难制备。在实际中,负载着信息的量子比特在量子信道的传递过程中会不可避免的与环境发生演化,为了提升量子态传输的可靠性,我们还需考虑量子系统中带来的噪声问题。本文的研究重点是如何使用成本低、易实现的单光子或连续变量量子态构造私密信息相等性或者大小的比较协议,同时能够抵御量子信道中的噪声。主要研究内容如下:1.提出了一个带容错机制的量子私密信息相等性比较协议。该协议以单光子为量子资源,每个参与者的私密信息被独立编码在粒子序列的全局相位上,一个半可信的第三方（Third Party,TP）（或量子计算服务器）利用50:50平行分束器成对测量不同参与者的编码粒子的全局相位关系从而实现私密信息是否相等的比较。针对信息相等性比较对噪声的极度敏感性,分析噪声对平行分束器输出的影响,利用经典线性分组码构造本协议的纠错码,相比于量子纠错码有更高的编码效率,能纠正量子传输中的单比特错误。本协议的实现以单光子和平行分束器作为基本配置,极大地降低了成本。安全分析证明本协议中基于诱骗粒子的安全检测机制能抵御各种来自于内部或外部的典型攻击。2.基于连续变量量子纠缠交换技术,提出了一个量子私密信息大小比较协议。该协议使用连续变量量子态作为量子资源,参与者使用位移运算符将私密信息编码在纠缠态上,在一个半可信的第三方的帮助下确定参与者之间秘密信息的大小关系。安全性分析证明本协议能够有效的抵抗各种来自外部或者内部的典型攻击,能够在热噪声环境的影响中保障一定验证阈值内的安全性和正确性。与离散量子私密比较协议相比,该协议量子比特利用率高,更加容易实现。
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