基于线路模型的盲量子计算研究

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盲量子计算(Blind quantum computation,BQC)是安全量子计算研究领域中的一个非常重要的分支。在盲量子计算中,客户端将工作任务委托给能够进行量子计算的服务器端,而服务器端无法获取客户端的量子输入、采用的量子算法以及输出的详细信息。本文重点研究了基于线路模型的盲量子计算,针对该类盲量子计算中量子门暴露给服务器端的问题,本文提出了两个解决办法。1)基于混合模型的盲量子计算协议。该协议利用了旋转算子的组合可以构造任意量子门,并且分为两个阶段。在第一阶段,本文设计和定义了一种新的函数算子,服务器端按照要求执行这些算子。在第二阶段,一个旋转算子或单位算子通过量子门传送来实现。结合这两个阶段,服务器端就无法获知客户端的量子算法。无论客户端是要在输入量子态上实现单量子比特门还是双量子比特门,这一方案都能根据所定义的一类算子来实现客户端委托的量子门并且可以根据客户端的需求同时实现多个量子门,同时也保护客户端算法的隐私。就诚实的服务器端而言,客户端只需要执行X和Z门。2)基于量子门传送的盲量子计算协议。在协议中,客户端对输入状态进行加密和从可信中心准备的辅助资源量子态集合中选择辅助态发送给服务器端。该协议分为三个部分,分别是Block 1,Block 2和Block 3,并利用一个循环体结构将这三个部分联系起来。在协议中,服务器端根据循环条件实现相应的部分。Block 1和Block 2主要利用量子门传送来执行量子旋转门操作。Block 3把控制非门间接地在输入量子比特上实现。通过客户端加密量子态和随机地选择经典比特的方式来实现量子门传送,服务器端只需执行量子测量和由经典比特控制的量子门而无法获知关于量子计算任务的相关信息。这样可以使得整个量子计算过程更加的安全和程序化,同时保护客户端的隐私。
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