[发明专利]基于三方参与的量子拜占庭协定方法

说明书

本发明公开了一种基于三方参与的量子拜占庭协定方法，包括纠缠资源的分发；广播者C将连续变量量子态信息发送给接收者A和B；接收者A和B分别将各自收到的信号信息发送给对方；对拜占庭协定进行判断；若拜占庭协定失败，则接收者A和B判断两者之间的原始相关性，从而判定叛徒的身份。本发明采用连续变量量子图态来提供拜占庭协定解决方案必要的纠缠源，因此本发明方法具有高检测效率、高重复率和实验室易实现的特点，而且安全性高，还可以通过直观的图例来解释和呈现。

技术领域

本发明属于量子分布式计算领域，具体涉及一种基于三方参与的量子拜占庭协定方法。

背景技术

近年来，大规模且复杂的分发式系统正快速的发展。在这种情况下，保证高效率和高可靠性成为一个主要的主题。在无故障的分布式计算领域，一直存在着一个老的信息理论问题，即著名的拜占庭协定问题，它是分布式计算领域的一个基本问题。如今处在大数据时代，在出现不连续的外部更新的情况下，各服务器或处理器之间如何协定这一变化并最终保持一致的意见，从而确保数据的连续性和优雅性，使得这一问题的方法研究变得更加的迫切。所谓的三方参与的拜占庭协定问题可描述如下(如图1所示)：三方包括将军C，以及两个指挥官A和B，将军通过观察和分析敌情后决定采取行动(将作战行动以数据方式下发至指挥官A和B)，指挥官(A和B)之间只能通过信使联系和通信，同时，将军和指挥官中最多有一人是叛徒，而剩余的人则视为忠诚者，且拜占庭协定的最终结果为：若指挥官(A和B)能达成一个行动计划，若将军(C)是忠诚的，则将军(C)与指挥官(A和B)能达成一致的协议，即拜占庭协定成功；若将军(C)与指挥官(A和B)无法达成一致的协议，则认定三人中有一个为叛徒，拜占庭协定失败。

目前，拜占庭协定问题的量子解决方案已经被广泛的研究。但是，目前的拜占庭协定问题的量子解决方案大多数均采用的是离散场景下的解决方案，其检测效率低，通信传输距离相对较近且离散变量量子态在实验室制备成本高昂不易实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测效率高、传输距离远的基于三方参与的量子拜占庭协定方法。

本发明提供的这种基于三方参与的量子拜占庭协定方法，包括如下步骤：

S1.纠缠资源的分发；

S2.广播者C将连续变量量子态信息发送给接收者A和B；

S3.接收者A和B分别将各自收到的信号发送给对方；

S4.采用如下规则对拜占庭协定进行判断：

若接收者A或B判定对方发送给自身的信号与自身从广播者C接收的信号一致，且广播者(C)是忠诚的，则判定拜占庭协定成立；

若接收者A或B判定对方发送给自身的信号与自身从广播者C接收的信号不一致，此时拜占庭协定一定失败；

S5.若拜占庭协定失败，则接收者A和B判断两者之间的原始相关性，从而判定叛徒的身份。

所述的基于三方参与的量子拜占庭协定方法，所有的步骤中的信号接收后，接收者需要进行分发纠缠态的完整性检测。

步骤S1所述的纠缠资源的分发，具体为采用如下步骤进行分发：

(1)广播者C，以及接收者A和B共享一个如下式所表示的三模式的连续变量量子不加权图态：

其中为第i个模式的正交振幅分量，e^r表示其后相应分量的起伏被放大，为第i个模式真空态的正交振幅分量，为第i个模式的正交相位分量，e^-r表示其后相应分量起伏被压缩，为第i个模式真空态的正交相位分量，r为压缩因子且取值为大于0的正数，e表示指数，(0)表示真空态，i表示a、b或c。；