[发明专利]一种基于盲量子计算的两方量子计算方法

说明书

本发明涉及一种基于盲量子计算的两方量子计算方法，用户A（通常称为Alice）和用户B（通常称为Bob）在不具有足够量子能力的前提下，通过一个不需要完全可信的服务器（假设是Charlie）的协助可以完成量子计算任务而又不泄露自己本身的私有信息。Charlie发送态给Alice，当Alice收到Charlie发来的量子比特后，随机选择对该量子比特执行Z操作或者重新准备状态为或状态的量子比特并将之发给Charlie；Bob将加密后的输入比特及trap比特发送给Alice。然后Alice驱使Charlie创建图态并执行计算。最后Charlie把计算结果分别返回给Alice和Bob。本发明对两方量子计算中的两个参与用户的量子能力要求很低，从而可以提高应用于实际的可行性。

技术领域

本发明涉及量子计算和两方量子计算，具体涉及一种基于盲量子计算的两方量子计算方法。

背景技术

量子计算是量子信息学的一个主要研究方向，它是一种新的计算模式，遵循量子力学原理对量子比特进行调控，有着经典计算无法比拟的运算潜力。例如：1994年，贝尔实验室的Shor提出的Shor量子算法，可以在多项式时间内解决大数分解问题，而经典算法则需要指数时间才能解决这个问题。

虽然量子计算具有如此优势，但目前的突出问题是量子比特容易与外界环境发生相互作用而造成叠加性的衰退，即消相干。而现有技术还无法有效解决消相干所带来的一系列问题，可解决大规模问题的通用量子计算机也还没有出现。所以，即使第一代量子计算机出现，它的使用也将是采取云的结构。基于此设计者们提出了盲量子计算，即可以让一个不具备足够量子能力的客户将自己的量子计算任务委托给一个具有通用量子能力的远程服务器执行，并且依然能够保证客户的输入、输出以及算法的隐私性。例如：2009年，Broadbent等人提出第一个通用的盲量子计算协议，在这个协议中，客户只需要具有准备单量子比特的能力，进一步提高了量子计算的实际可用性。

目前已有的基于盲量子计算的两方量子计算方法仍然需要参与者的一方具有完全的量子能力。如何扩展盲量子计算到两方量子计算并尽可能降低参与方的量子能力要求成了一个尚待解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种让两个并不具备足够量子能力的用户执行两方量子计算的方法，降低现有技术对两方量子计算中两个参与用户的能力要求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，按本领域的表示习惯，方案主要包括，用户Alice，用户Bob，服务器Charlie，具体实施步骤为：

准备阶段：

(1) Charlie准备单量子比特并发送给Alice。

(2) 当Alice收到该比特，Alice随机选择：对该量子比特执行操作，其中

从集合中随机选取，然后把结果发给Charlie；或随机制备一个dummy比特或发给Charlie。

(3) Charlie根据Alice的指令构造量子计算所需的图态DT(G). 构造图态所需的量子比特由重复执行前两步所得。

(4) Bob随机选择密钥对他的输入比特进行加密，得到并发送给Alice。

(5) Alice随机选择密钥对Bob的每一个输入比特进行再次加密，得到。

(6) Bob准备trap比特并发给Alice。

(7) Alice随机制备一个状态为或的量子比特作为dummy比特混入Bob的输入比特和trap比特中，然后把这三个比特发给Charlie以纠缠到图态中。因此，Bob和Charlie就无法知道哪一个比特是trap还是输入比特。

计算阶段：