一种基于量子机制的两方安全贸易协商协议制造技术

本发明专利技术提出了一种基于量子机制的两方安全贸易协商协议，所述协议该协议通过Oracle操作和量子计数获得满足买卖双方交易条件的商品数量，从而实现在不泄露参与方的私有出价信息的前提下得到贸易协商结果。相比经典方案，该协议具有更高的计算效率，即只需三次oracle操作和一次量子计数即可获得N个商品的比较结果，时间复杂度降为

【技术实现步骤摘要】
一种基于量子机制的两方安全贸易协商协议
本专利技术属于量子安全多方计算领域，涉及采用量子Oracle操作与量子计数算法实现两方安全贸易协商协议。
技术介绍
安全多方计算(SMC)是分布式计算研究中的一个基本问题，它是指在一个互不信任的多用户网络中，各用户能够在不泄露各自私有输入信息的前提下协同合作以获得某个函数计算结果。安全多方计算在金融、军事、政治、医疗等领域都有广泛的应用前景，并在电子选举、电子投票、电子拍卖、秘密共享、门限签名等场景中发挥重要作用。目前，SMC问题在经典计算领域已被广泛研究，其安全性是基于计算复杂性的假设。但随着计算机计算能力的提高和算法效率的不断改进，尤其是量子计算机和量子算法的出现，一些基于经典NP-hard难题正被不断攻破，因此这种基于计算复杂性的SMC也面临严峻的挑战。与经典计算安全性不同，量子机制下的安全计算是依据量子力学的物理特性的，因此具备潜在的无条件安全性。在此背景下，如何用量子态特性来解决SMC问题得到越来越多的关注。作为量子安全多方计算(QSMC)的一个重要分支，量子私有集合计算问题目前得到越来越多科研人员的关注，量子两方安全议价协议可以视为量子安全多方集合计算问题的一个实例。两方安全贸易协商指不泄露买卖双方的价格数据前提下，两个贸易商进行某种安全商品价格磋商：如果符合交易条件(即买方最高出价高于卖方最低要价)的商品数量超过特定阈值时，双方贸易协商成功，否则放弃贸易。安全贸易协商可被广泛应用于保护隐私的电子商务，譬如量子拍卖等。经典的安全贸易协商的安全性是基于同态公钥加密体制，但是在需要指数级的计算复杂度，且传统的基于公钥加密的算法没有对抗量子计算机的能力。对本专利技术旨在提出一个针对多件商品的量子两方安全贸易协商协议，通过量子Oracle操作比较双方对多件商品的出价,并通过量子计数将全部比较结果求和并与阈值比较得到协商结果，与相比经典算法相比其复杂度降低为二次复杂度。安全多方计算(SMC)是分布式计算研究中的一个基本问题，它是指在一个互不信任的多用户网络中，各用户能够在不泄露各自私有输入信息的前提下协同合作以获得某个函数计算结果。安全多方计算在金融、军事、政治、医疗等领域都有广泛的应用前景，并在电子选举、电子投票、电子拍卖、秘密共享、门限签名等场景中发挥重要作用。目前，SMC问题在经典计算领域已被广泛研究，其安全性是基于计算复杂性的假设。但随着计算机计算能力的提高和算法效率的不断改进，尤其是量子计算机和量子算法的出现，一些基于经典NP-hard难题正被不断攻破，因此这种基于计算复杂性的SMC也面临严峻的挑战。与经典计算安全性不同，量子安全多方计算(QSMC)的安全性是依据量子力学的物理特性的，因此具备潜在的无条件安全性。与此同时，QSMC还具有经典计算无法比拟的潜在并行计算能力。因此，国内外很多研究学者和技术专家开始探索采用量子机制来解决某些经典SMC问题。作为安全多方计算(SMC)的一个经典应用问题，两方安全贸易协商得到越来越多研究者的关注。两方安全贸易协商是指在不泄露买卖双方商品价格隐私前提下，两个贸易商进行多种商品价格磋商：如果符合交易条件(即商品买方Buyer最高出价高于卖方Seller最低要价)的商品数量超过特定阈值时，双方贸易协商成功；否则放弃贸易。该模式能够提供较好的私密性和公平性的保障，因此在电子拍卖、公平交换等电子商务中具有较好的实用价值。现有的经典安全贸易协商协议大多是基于同态公钥加密体制的，其安全性存在与经典SMC同样的安全隐患；同时此类算法大多需要指数级的计算复杂度，不适用于大规模的贸易协商。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一个基于量子机制的高效两方安全贸易协商协议，该协议通过三次Oracle操作和一次量子计数即可获得满足买卖双方交易条件的商品数量，从而实现在不泄露参与方的私有出价信息的前提下得到贸易协商结果。技术方案如下：假设本协议参与者为卖方Seller和买方Buyer,卖方Seller对N种商品的最低售价的二进制形式分别为买方Buyer对N种商品的最高出价分别为协议中使用的Oracle操作其中|i>是一个指标寄存器，表示模2加法，|0>表示0态辅助比特，应用oracle操作将函数值f(i)附加到辅助比特上。Seller与Buyer事先设定一个阈值ε(1＜ε＜N)，如果该阈值小于满足双方的出价条件(bi＞si)的商品数量则双方达成协商。协议的安全性由量子非正交态的不可区分性保证，如果内部窃听者或者外部攻击者试图对进行投影测量获取信息，那么他最终只能以的概率窃取到任意一位的信息|i>|bi>。协议过程如下：步骤一:买方Buyer准备初始态|ψB>，并通过Oracle操作OB编码N件商品的最高出价信息并生成量子态|ψ′B>，然后发送给卖方Seller。步骤二:卖方Seller对|ψ′B>进行Oracle操作OS，编码N件商品的最低售价信息并生成量子态|ψBS>。步骤三:Seller对|ψBS>实施操作Of计算函数f(si,bi)(该函数用来判断si和bi大小关系)，得到所有判断结果并形成量子态|ψ′BS>。步骤四：Seller对量子态|ψ′BA>进行量子计数，计算满足bi＞si的商品数量t。步骤五：Seller将数量t与阈值ε比较，如果t＞ε则双方达成协商，否则协商失败。最终Seller宣布贸易协商结果。在步骤一中，买方Buyer准备一个初始态Buyer对|ψB>实施Oracle操作OB，使得辅助态|0>转换为买方对N件商品的最高出价值|b0>,|b1>,…|bN-1>：操作得到的态称为|ψ′B>，然后Buyer将|ψ′B>通过量子信道发送给Seller。在步骤二中，卖方Seller准备辅助态|0>并对|ψ′B>实施Oracle操作Os，使得辅助态转换为N件商品的最低出价|s0>,|s1>,…|sN-1>：生成的态称为|ψBS>。在步骤三中，Seller再对|ψBS>施加另外一个Oracle操作Of，在辅助位得到买卖双方分别对N件商品出价的比较函数值|f(b0,s0)>,|f(b1,s1)>,…|f(bN-1,sN-1)>：生成的态称为|ψ′BS>，其中函数在步骤四中，Seller对|ψ′BS>实施量子计数来计算满足|f(bi,si)>值为|1>的商品数量t，即满足买方出价bi高于卖方要价si的商品数量。在步骤五中，Seller将步骤四中得到数量t与阈值ε比较，如果满足条件的商品数量大于阈值ε则双方贸易协商成功，否则协商失败无法进行交易。最后，Seller将议价结果告知Buyer。有益效果本专利技术的优点和效果是通过量子机制实现两方安全贸易协商，相比经典方案，该协议具有更高的计算效率，即只需通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于量子机制的两方安全贸易协商协议，其特征在于，具体如下：假设本协议参与者为卖方Seller和买方Buyer,卖方Seller对N种商品的最低售价的二进制形式分别为

【技术特征摘要】
2017.12.26 CN 20171143541091.一种基于量子机制的两方安全贸易协商协议，其特征在于，具体如下：假设本协议参与者为卖方Seller和买方Buyer,卖方Seller对N种商品的最低售价的二进制形式分别为买方Buyer对N种商品的最高出价分别为协议过程如下：步骤一)买方Buyer准备初始态|ψB>，并通过Oracle操作OB编码N件商品的最高出价信息并生成量子态|ψ′B>，然后发送给卖方Seller；步骤二)卖方Seller对|ψ′B>进行Oracle操作OS，编码N件商品的最低售价信息并生成量子态|ψBS>；步骤三)Seller对|ψBS>实施操作Of计算函数f(bi,si)(该函数用来判断si和bi大小关系)，得到所有判断结果并形成量子态|ψ′BS>；步骤四)Seller对量子态|ψ′BA>进行量子计数，计算满足bi＞si的商品数量t；步骤五)Seller将数量t与阈值ε比较，如果t＞ε则双方达成协商，否则...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文杰，徐勇，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32