【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子计算和量子密码学领域，具体涉及一种基于量子随机游走的两方盲量子计算方法。
技术介绍
1、网络和通信技术的迅速发展不可避免地引发了信息安全的问题，现在的信息安全大多依赖于经典密码学。然而因为量子计算机的计算能力远远强于经典计算机，一些在经典计算机上难以解决的问题在量子计算机上可以在多项式时间内得到解决，甚至量子计算机的出现会对现有的经典密码算法产生巨大的冲击。如何能够在这种情况下保证数据的隐私和安全是当前研究的热点。由于量子资源有限，在相当长的时间内可能普通用户没有或者只有有限的量子能力，普通用户只能将量子计算委托给远程不可信服务器。盲量子计算协议能够使得量子能力有限甚至没有量子能力的用户可通过借助不可信的量子服务器在不泄露自己输入输出和算法的情况下实现量子计算，理论上具有无条件安全性。
2、随着量子计算机的发展，经典密码学面临着严峻的挑战，特别是传统的委托计算。为了保证信息的安全性，在量子条件实现盲量子计算具有重要研究意义。盲量子计算是一种委托计算，一个或多个客户端将存储在自己本地的秘密数据委托给服务器计算，并且在服务器具备量子能力的条件下实现委托计算的盲性，能有效抵抗经典委托计算难以抵抗的窃听攻击行为。
3、目前已有的大多数基于测量的多方盲量子计算方案，这些方案中使用的量子资源通常为砖态、簇态或者图态。其中图态资源的节点之间需要大量的纠缠实现，量子态制备的难度较大并且量子比特效率较低，造成量子资源的浪费。
技术实现思路
1、为解决上述问题
2、s1.utp资源制备：utp制备计算算子集合和虚拟算子集合并发送给参与者。
3、s2.参与者生成新的算子集合：参与者根据计算任务，在utp发送过来的集合中选择部分算子组合成新的计算算子、虚拟算子和验证算子，并标记算子位置信息，转发给计算服务器；
4、s3.计算服务器着色沙漏图：计算服务器按照沙漏图的制备规则将算子进行纠缠成图，随后定义颜色集合{绿，红，白}，其中，绿色顶点为计算酉算子；红色顶点为验证酉算子；白色顶点为虚拟酉算子；然后按照着色规则对沙漏图进行着色，并将其发送给utp；
5、s4.utp生成盲化值：半诚实第三方utp对收到的已着色沙漏图上进行量子随机游走，得到一个n×m盲矩阵，此时参与者根据沙漏图主顶点集合维数将计算任务划分为n层，其中m为主顶点集中最大点集的顶点数量。utp通过n×m盲矩阵生成n个盲化值分发给n个计算任务层；每个计算任务层ti将自身对应的盲化值标识计算算子位置信息，用于后续酉变换操作；
6、s5.参与者加密量子态：参与者制备量子态然后选择密钥对(kx,kz)使用量子一次一密将自己的输入量子态加密后，得到密文态并将其发送给计算服务器；
7、s6.计算服务器匹配酉算子类型：计算服务器的每个计算任务层ti将自身对应的盲化值的下标作为对应计算算子的索引位置；除了计算算子索引位置之外，其余位置作为虚拟算子的下标；
8、s7.计算服务器更新量子密文态：计算服务器根据计算任务层ti选择的酉算子类型，依次执行相应的酉变换，并将更新后的量子密文态发送给下一个计算任务层ti+1；
9、s8.计算服务器循环迭代：计算服务器重复执行步骤s7，直至完成第n-1轮，计算服务器完成最后一个计算任务层的计算任务并更新量子密文态，将最终的输出量子态|ψ>发送给参与者；
10、s9.参与者验证输出结果：参与方利用密钥对输出量子态|ψ>进行解密，然后将解密后的量子态进行一次测量，得到测量结果s，并根据验证算子c的选择，参与者选择是否需要对计算结果s进行进一步操作。如果c＝i，则直接保留计算结果s，如果c＝x，则对计算结果翻转得到s'。
11、进一步的，步骤s3中半诚实第三方utp通过量子随机游走构建n×m盲矩阵b，表示为：
12、
13、其中，bij表示盲矩阵b第i行第j列的元素，对应沙漏图第i行第j列的酉算子，半诚实第三方utp将盲矩阵每一行元素的最大值作为一个盲化值，ai＝max{bi1,bi2,…,bim}；盲化值的下标作为对应计算算子的索引位置，并发给计算服务器。
14、进一步的，计算算子集合的表达式为：
15、
16、其中，为d维通用酉算子，d表示量子系统维度数，其中x和y用于控制算子的具体实现；r(α)为旋转算子，即r(α)∈{rx(α),ry(α),rz(α)}，α为在对应方向上的旋转角度。
17、进一步的，虚拟算子集合其表达式为：
18、
19、虚拟算子v由集合d中的k个量子态组合而成，例如当k＝2，v＝d1d1时，虚拟算子v＝hihi＝i。由此可见，虚拟算子v可以实现单量子门。
20、进一步的，验证算子集合其表达式为：
21、c∈{x,i}
22、其具体量子态由参与者从计算算子中选择决定。当验证算子c为x门时，协议的最终计算结果需要翻转。反之验证算子为i门时，不做操作。
23、本专利技术的有益效果：
24、本专利技术提出了一种基于量子随机游走的两方盲量子计算方法，该方法采用半诚实第三方utp通过量子随机游走构建了一个盲矩阵生成盲化值，参与者使用盲化值分层标识计算算子，进一步确保参与者输入量子态和相应酉操作的盲性。
25、本专利技术沿用沙漏图作为信息传输载体，制备较为简单，资源开销较小，并且只需要通过酉变换和一次测量便可以聚合参与者委托的计算任务，有效的降低参与者的量子计算能力的要求，也具有更好的实用性。
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1.一种基于量子随机游走的两方盲量子计算方法，其特征在于，包括一个半诚实第三方UTP、计算服务器以及划分为n层的计算任务；每个计算任务层Ti,i＝{1,2,...,n}都会保留计算算子和虚拟算子的位置信息，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于量子随机游走的两方盲量子计算方法，其特征在于，步骤S3中半诚实第三方UTP通过量子随机游走构建n×m盲矩阵B，表示为：
3.根据权利要求1所述的一种基于量子随机游走的两方盲量子计算方法，其特征在于，计算算子集合的表达式为：
4.根据权利要求1所述的一种基于量子随机游走的两方盲量子计算方法，其特征在于，虚拟算子集合其表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种基于量子随机游走的两方盲量子计算方法，其特征在于，验证算子集合其表达式为：
【技术特征摘要】
1.一种基于量子随机游走的两方盲量子计算方法，其特征在于，包括一个半诚实第三方utp、计算服务器以及划分为n层的计算任务；每个计算任务层ti,i＝{1,2,...,n}都会保留计算算子和虚拟算子的位置信息，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于量子随机游走的两方盲量子计算方法，其特征在于，步骤s3中半诚实第三方utp通过量子随机游走构建n...
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