基于量子同态加密的密文搜索研究

来源 :沈阳航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:archer007
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现有的经典密文搜索方案主要是基于经典的同态加密技术发展起来的,它的安全性大都依赖于数学问题的难解程度。随着量子计算的发展,shor提出质因子分解和离散对数的多项式量子算法(shor算法),对依赖于数学问题的难解程度的经典加密算法带来致命的威胁,同时也威胁到基于同态加密的密文搜索算法的安全性。现有的基于量子同态加密的密文搜索算法的效率相对较低,在存在T门时,需要交互过程。本文首先提出了一种基于Grover搜索算法的量子同态加密密文搜索方案(QHECR),该方案将Grover量子搜索算法与量子同态加密相结合。Grover搜索算法保证了搜索的效率,而量子同态加密保证了方案的完美安全性。与现有的量子云环境下的密文搜索算法相比,该方案采用Grover并行搜索算法,提高了搜索效率。另外,即使搜索电路中存在T门,该方案也不需要交互过程。现有的量子同态加密方案,当电路中存在T门时,其密钥更新算法大都过于繁琐,不适用于密文搜索的情况,因此本文给出一种全新的基于可信服务器辅助的密文搜索方案,在该方案中引入可信服务器完成T门的操作和密钥更新算法,减轻了客户端的压力。在其基础上并给出了优化后的半解密情况下的密文搜索方案。本文在IBM量子模拟器以及其提供的真实的量子设备上完成了二值情况下的不包含T门的密文搜索实验。实验结果表明本文给出的量子同态加密密文搜索方案的正确性。另外还验证了T门的密钥更新算法的正确性,实验结果表明当电路中存在T门时,方案依然是可行性。最后在模拟器上完成了带有解密程序的密文搜索实验,并将该方案在三值情况下的多解问题密文搜索的实验,证明了该的方案在多解情况下依然可行。
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