偏振旋转的量子私有信息检索方案

易运晖 朱畅华 裴昌幸 权东晓

(西安电子科技大学综合业务网理论与关键技术国家重点实验室 西安 710071)

1 引言

随着互联网的发展，互联网中用户信息的安全性逐步受到重视。特别是在商业竞争、金融和军事等特殊场合下，用户隐私的安全性要求更加严格。私有信息检索(Private Information Retrieval, PIR)是文献[1]于1995年提出的问题，目的是保护用户检索数据库中数据时自身的信息不泄露。PIR是安全多方计算的一个分支，在安全多方计算的数据库安全查询、匿名认证等领域有着广阔的前景。

私有信息检索模型中，服务器Bob拥有Nbit数据：q1,q2,… ,qN，用户Alice从Bob的数据库中检索索引为i( 1 ≤i≤N)的数据qi时，需要保护Alice的隐私，也就是使服务器Bob无法得知i。为保护用户隐私，最直接但无意义的解决方案就是Bob把数据q1,q2,… ,qN都传给Alice，由Alice自己完成检索。但这个方案使数据库Bob的隐私没有任何安全性，这一般是不允许的。1998年，Gertner等人[2]提出了对称私有信息检索(Symmetrically Private Information Retrieval, SPIR)协议，在保护用户隐私的基础上，同时保护数据库内容的隐私安全，并证明了PIR可以在一定条件下转化为k个服务器的SPIR。信息论安全的私有信息检索可以在计算能力不受限制的条件下有效地保护隐私，但是此类模型通常需要多个互不通信的数据库副本，不仅空间复杂度高，而且现实中为保证数据库副本的一致，致使这种假设通常很难成立。因此，只需要一个服务器的计算安全的私有信息检索成为研究热点[3-5]。

量子信息学是近20年发展起来，由量子力学、信息科学和计算机科学相结合的新型交叉学科。……