量子私有委托計算(Delegating private quantum computation,簡稱 DQC)是一種類似“云”模式的,基于線路的通用盲量子計算模型。它使得量子能力有限的客戶端可通過借助不可信的量子服務器實現(xiàn)任意的量子計算,同時客戶端信息的私密性也能得到保證。近些年來,DQC模型作為盲量子計算的一個重要研究方向,吸引了大量學者的關(guān)注與研究,一些基于不同離散通用量子門集合的量子DQC協(xié)議也被相繼提出,本文主要探討和研究兩個基于不同通用量子門集合的DQC協(xié)議,對DQC協(xié)議進行研究與改進,在此基礎之上,探討DQC在代表性的量子密碼通信協(xié)議上的應用。本論文主要進行以下兩個方面的工作:(1)針對HDQC協(xié)議中Toffoli門的加密解密線路中存在的線路復雜以及信息泄露的問題,提出了改進方案。針對在HDQC與DQC協(xié)議中,都只側(cè)重數(shù)據(jù)(也就是客戶端的輸入輸出)的安全,沒有考慮計算(也就是被客戶端委托的酉操作)本身的安全的問題。提出了一個新的,基于兩個不同的離散通用量子門集合{H,P,CNOT,T,}與{H,P,R,CNOT}的全盲量子委托計算協(xié)議(Full-blind delegating quantum computation,簡稱FDQC)。本文提出的FDQC協(xié)議解決了 HDQC中存在的信息泄露等問題,同時兼顧了客戶端計算數(shù)據(jù)與算法的安全。(2)在基于DQC模型的研究基礎上,提出了兩個代表性的量子密碼通信協(xié)議:量子秘鑰協(xié)商協(xié)議與量子私有比較協(xié)議。在提出的量子秘鑰協(xié)商協(xié)議中,將客戶端所需的量子操作(酉操作、Bell測量)委托給服務器,而自身只需制備單光子{| 0,|1,| +,|-}的以及對單光子進行排序的能力。在提出的量子私有比較協(xié)議中,兩個乃至多個參與方在量子服務器的幫助下,能夠安全地實現(xiàn)私密信息的比較。在未來數(shù)十年,由于量子設備昂貴,技術(shù)條件苛刻,量子計算機很難普及,量子能力一般的客戶端很難享受量子密碼通信服務,因此借助DQC模型,為量子能力一般的客戶端提供量子密碼通信協(xié)議具有重要意義。
【學位單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O413.1;TP393.04
【部分圖文】：

＿１邐０邋１邐，Ｗ８「ｅ－，＞／８邐０邋＿逡逑＾ｎ0Ｈ＝ｅｌ0特門逡逑比特量子門Ｃ７可以用４ｘ４的酉矩陣表示，雙量子比特門是作用般常用的雙量子比特門被稱為控制ｔ／門，作用在第一位的量用在第二位的量子態(tài)稱為受控量子比特。而最常用的雙量子比門門的矩陣表示形式如下：逡逑＇１邋０邋０邋０＇逡逑０邐０邐０邋０逡逑ＣＮＯＴ＝邋ｎ邐ｎ邐…０邐０邐０邋１０邐０邐１０逡逑兩個輸入量子比特，一個是控制量子比特，另一個是信息所示，逡逑邐邐

圖２．２邋Ｔｃ＃ｏ／／門線路圖逡逑為控制位，只有｜０為受控位。只有當前｜ａ＞，丨６＞都為｜１邏輯門逡逑中，為了完成一個經(jīng)典函數(shù)，需要用到一個通用的邏輯門完成某一量子運算，一組通用的量子邏輯門集合是必須的，子態(tài)進行特定的量子比特門和受控非門也是通用的變換，（酉算子）。當一組量子門能夠以任意精度近似任意酉運集合是通用的量子門集合。逡逑是通用的逡逑用在ｄ維Ｈｉｂｅｒｔ空間的酉矩陣是一個任意的量子計算，如

逡逑圖２．２邋Ｔｃ＃ｏ／／門線路圖逡逑量子比特卜＞，為控制位，只有｜０為受控位。只有當前｜ａ＞，丨６＞都為｜１＞時，信息比逡逑特才會翻轉(zhuǎn)。逡逑２．３．２通用量子邏輯門逡逑在經(jīng)典計算中，為了完成一個經(jīng)典函數(shù)，需要用到一個通用的邏輯門集合；而在量逡逑子計算中，為了完成某一量子運算，一組通用的量子邏輯門集合是必須的，而量子邏輯逡逑門可以用來對量子態(tài)進行特定的量子比特門和受控非門也是通用的變換，從而實現(xiàn)某些逡逑特定的邏輯變換（酉算子）。當一組量子門能夠以任意精度近似任意酉運算，那么我們逡逑可以稱該量子門集合是通用的量子門集合。逡逑（１）兩級酉門是通用的逡逑假設一個作用在ｄ維Ｈｉｂｅｒｔ空間的酉矩陣是一個任意的量子計算，如果任意的酉矩逡逑陣能夠被分解成兩級酉矩陣的乘積，那么兩級酉門是通用的。假設一個３ｘ３的矩陣，逡逑以及三個兩級酉矩陣Ｍ、［／２和￡／３

【參考文獻】

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1 劉文杰;王芳;季賽;瞿治國;王小軍;;Attacks and Improvement of Quantum Sealed-Bid Auction with EPR Pairs[J];Communications in Theoretical Physics;2014年06期

本文編號：2823491