CN116366242A - 用于多方之间安全通信的方法 - Google Patents

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CN116366242A CN202310169979.4A CN202310169979A CN116366242A CN 116366242 A CN116366242 A CN 116366242A CN 202310169979 A CN202310169979 A CN 202310169979A CN 116366242 A CN116366242 A CN 116366242A
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Abstract

用于多方之间安全通信的方法。该方法包括以下步骤：将私有信息变换为测量基；产生纠缠光子，其中，多组纠缠光子中的每个光子表示对应的光脉冲或光脉冲的量子力学叠加；将多组纠缠光子以一次一组纠缠光子的方式传输给多个通信方，其中，多个通信方中的每个通信方以传输多组纠缠光子的顺序从多组纠缠光子中的每组纠缠光子接收光子；将测量基应用于光脉冲，并在测量基上检测光子，以每一方接收到光脉冲的顺序为多个通信方中的每一方获得相应数据；以及通过比较所述多个通信方中的每一方的相应数据来计算安全通信。

Description

用于多方之间安全通信的方法
本申请是国际申请号为PCT/US2020/056160，国际申请日为2020年10月16日、发明名称为“用于量子安全的、隐私保护计算的系统和方法”的PCT申请于2022年04月18日进入中国国家阶段后申请号为202080073009.9的中国国家阶段专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年10月18日提交的美国临时专利申请序列号62/923,322的权益和优先权，该美国临时专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及不受信任方之间的安全数据共享和处理，其使隐私泄露和敏感信息泄露的风险最小化。更具体地，本发明涉及隐私保护计算及其量子实现、零知识数据处理及其量子实现，以及数据挖掘、认证和验证。
联邦资助研究声明
无
背景技术
特别是在信息交换期间维护数据的安全性是日益紧迫的问题。当前安全的多方计算方法通过使用噪声添加、信息阻塞、数据加密等技术修改原始数据来保护个人信息。然而，这些技术只能通过信息失真在一定程度上保证隐私，因为在诸如数据挖掘等的一些应用中，提取扭曲的知识可能会使这些应用无法操作或效率低下。然而，缓解这些问题通常是以信息安全为代价的(例如，通过使其易受个人信息数据泄露的影响)。
即使使用涉及数据修改的此类技术，也不能可验证地(即，无条件地)保护隐私免受已知的隐私入侵方法的影响。换言之，尽管这些方法可阻止或挑战这些隐私入侵方法，但它们并不能保证信息安全，或只能保证有条件的安全。在许多现有网络技术中，静态数据和传输中的数据是加密的，但使用中的数据可能不是加密的。为了保护使用中的数据，可应用同态加密技术。然而，这是一种在适用性和能力方面受限的复杂过程。
此外，当前技术通常需要受信任的设置(即，涉及作为信息中介的受信任第三方的方法)或证明大小变得过大。例如，区块链隐私技术一直是通过布尔电路提供零知识证明的一种尝试。尽管它不需要受信任的设置或证明者与验证者之间的任何交互，但证明大小过大而无法在区块链或有限计算装置中使用。它也无法证明是安全的。
发明内容
在概括本发明之前，定义以下术语以便于讨论和考虑本发明。
测量基用于测量每个光子的状态。测量基的类型可选择为光子到达时间、光子的光谱模式等。本发明适用于任何测量基的选择，只要能够在这些基上建立量子纠缠即可。测量基的类型应向计算池中的各方公开公布。图3描述基于光子到达时间的测量基选择的示例。
相互无偏基是量子系统的状态基组，每个组形成系统的完整描述，一个组中的任何状态基与另一组中的任何基的内积具有大致相同的幅值。
脉冲索引表示检测到的光子的时隙号。通信池中的所有方都同步至公共参考信号，以跟踪他们的检测到的光子时隙。系统应设置为使得在参考脉冲的每个周期内最多可创建一个纠缠光子对。因此，如果Alice和Bob有共同的测量基，则他们的光子很大可能在相同时隙中被检测到。为了不与量子态混淆，此时隙信息不包含模基的任何信息；因此，它可被公开披露(见图7)。
结合本发明使用的纠缠光子产生过程不需要或限于任何特定的纠缠光子产生方法。在实践本发明时，可利用任何纠缠特性，诸如给定时间、频率、偏振等。
现在概括本发明，它利用光子的量子纠缠从而共享公共信息，而无需交换关于光子状态的任何信息。通过光子状态的叠加，可利用选定待测量特性(例如，光子到达时间、光子时间模式、光子空间模式等)的真正随机性和唯一性。例如，通过量子频率转换，根据本发明实践的方法可使用私有信息作为测量基，从而确定量子态的结果。纠缠光子在每个通信端坍缩成相同的状态。然而，当它们被测量时，只有选择相同的测量基才会返回相同的结果。如果私有信息不匹配(即，测量基不同)，则检测到的光子返回不同的结果。
本发明独立于测量基加密方法。不管在给定时间模式、空间模式等的情况下如何对信息进行加密，本发明的核心概念涉及使用秘密信息作为纠缠光子的测量基。
在本发明的实施例中呈现一种泄漏零个体数据的新颖的、隐私保护的计算方法，其基于量子纠缠、量子测量，并且在一些实施例中基于量子频率转换。通过部署量子力学的独特特性，本发明的方法构成一种与传统方法不同的保护隐私的全新方法。换言之，本发明涉及一种全新的方法来应对私有数据共享和数据挖掘的挑战，这正随着数据行业的扩展而变得越来越重要。
在实践中，本发明提供一种对加密协议攻击免疫的方法，因为私有信息永远不会直接或在加密覆盖下离开本地主机到达网络。此外，这种方法提供高效率，因为不存在复杂的加密和解密计算。
本发明呈现一种执行无条件安全的私有通信系统和方法，而不需要确定任何参与方的完整性或使用诚实的第三方。三个主要本质使本发明建立的协议无条件安全：第一，私有数据保留在本地主机中(即，在计算过程期间它们永远不会通过公共或私有的通信信道传输)。第二，纠缠光子在每个本地主机上为纠缠态持续提供真正随机的测量结果以进行相关性验证。第三，计算过程发生在公共信道中(即，不需要私有信道或密钥)。
具体地，将各方之间要共同计算或处理的私有信息转换为每一方根据公开公布且商定的规则在本地选择的测量基。测量基是相互无偏的，因此在每一方，量子态都被投影至特定一组相互无偏状态上。只有当各方选择相同组时，测量结果才能相关。在计算期间，纠缠光子以光脉冲的序列发送至每一方。然后每一方使用其测量基来测量每个光子的状态。公开地，每一方都会公布检测到光子的脉冲的索引。通过比较每一方的索引的相关性，完成计算，而不披露秘密私有信息。
使用根据本发明实施的方法，可能的是基于数据池中的多方的信息来执行计算，而不披露每一方的实际信息，也无需任何受信任的第三方。因此，本发明构成用于认证和验证的零知识证明问题的解决方案，同时还实现用于数据挖掘和区块链的安全的多方计算。本发明还消除对任何同态加密步骤(通常是用于保护使用中数据的过程)的需要，同时仍保持使用中数据的绝对安全性。
本发明的一个目的是提供一种用于比较一个或多个数据值、数值等以确认相等性(例如，A＝B)的隐私保护验证方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于比较一个或多个数值以确认或确定一个或多个不等性(例如，A>B)的隐私保护验证方法。
本发明的又一个目的是允许通过传送索引进行计算，从而避免披露秘密和/或私有信息。
本发明的另一个目的是提供真正的隐私保护通信，而不需要多个大多数诚实通信方、任何类型的诚实通信方或任何附加方。
本发明的再一个目的是提供一种保证任何一方的欺骗概率为零的系统和方法。因此，将参与方确定为诚实方并不是在计算和/或验证信息方面进行协作的先决条件。在此协议中，即使某一方发生欺骗，他们也无法让其他方相信他们对发送至公共信道的结果是诚实的。
本发明的另一但不一定是最终的目的是提供真正的隐私保护计算来比较多于两方的数据，例如通过扩展已发射信号的线性度，从而实现向计算池中或计算池外的任何一方披露零知识的无条件安全的私有多方通信。
附图说明
为了更完整地理解本发明，参考以下附图，其中：
图1是根据本发明的实施例的示例性系统的流程图；
图2是根据本发明的实施例的示例性方法的流程图；
图3是示出用于示例性光子到达时间基的基转换的图表和表格；
图4是展示使用图3的到达时间基的加密的一对表格；
图5是示出双方选择共同时间块(time bin)作为基的情况的示意图；
图6是示出双方选择不同时间块作为基的情况的示意图；
图7是示出根据本发明的实施例的索引选择过程的示意图；
图8是示出示例性光子到达时间基的基转换的替代示意图和表格；
图9是示出双方的私有信息不同的示例性情况的系统图；以及
图10是示出比较私有信息并且一方的信息具有大于另一方的信息的值的情况的示意图。
具体实施方式
本发明的方法利用量子力学的特性来为私有信息提供无条件安全性。作为工作原理，信息本身被转换为纠缠光子的测量基，由此进行加密。现参考图1，概述了示例性过程。感兴趣的数据保留在池中的每一方，并且在计算期间永不通过通信信道传输，无论这些数据是私有的还是公共的。相反，池中的每一方接收到的纠缠光子提供连续、真正随机的纠缠态，从而允许通过纠缠态的相关性进行验证。同时，计算实现可发生在完全公共的信道中，而不需要访问未加密的秘密数据。因此，不需要私有信道或加密密钥。
为简单起见，以下讨论将假设绝对安全计算的计算池仅由两方组成；然而，应理解，本发明的方法也可应用于多于两方的相互计算。这可通过使用更高阶的非线性来实现，例如，通过为三方创建三个纠缠光子，为四方创建四个纠缠光子等等。
图2是根据本发明的通用方法的流程图概览。每组私有信息110、112分别经历相应的加密(即，转换)步骤114、116。然后发生纠缠光子产生118。本发明不需要或限制产生纠缠光子的任何特定方法。可利用任何纠缠特性，诸如给定时间、频率、偏振等。然后，产生的光子分别经历量子测量模块120、122(例如，量子频率转换)并根据加密的基114、116进行测量。然后基于模块120、122的应用公布索引124、126，最后，进行索引124、126的公共计算128。
在本发明的一个实施例中，为了确定这些值是否相等(即，A＝B)，需要比较数据值。作为具体示例，假设两个人(即，Alice和Bob)希望确定他们是否生日相同。然而，需要保持隐私的程度是：除非他们生日相同，否则在进行比较时，任何一方都不希望向另一方或任何其他人透露他或她的生日。另一条件是，如果他们的生日匹配，则除了Alice和Bob之外，没有其他人应能够从两方之间通过传统通信方式和/或共享计算资源传达的内容中收集他们的生日。
作为本发明的示例性过程的初始步骤，可将私有信息转换为测量基。这可通过将信息的每个位视为组中的基来实现。在实施例中，使用的基类型是光子到达时间；但是，应当注意，可选择任何测量基，只要可在这些基上建立量子纠缠即可。例如，纠缠光子的光谱模式可构成替代测量基。
为防止任何一方欺骗或试图猜测对方使用的测量基，测量基将是相互无偏的。换言之，测量应在由每一方根据公开公布和商定的规则选择的某些相互无偏基组下进行。
图3是光子到达时间基组的示例。在此示例中，Alice的生日是1995年2月25日，而Bob的生日是1966年4月27日。图4示出如何将他们的信息加密到测量基中。此过程由每一方在本地完成。
测量基应用于由Alice、Bob或任何第三方准备的纠缠光子(即信号光子(“A”))的第一脉冲串和纠缠光子(即闲散光子(“B”))的第二脉冲串。信号光子“A”被发送给Alice，而闲散光子“B”被发送给Bob。纠缠态可描述为：
Figure BDA0004097597080000061
其中，
Figure BDA0004097597080000062
是信号光子和闲散光子可坍缩成的状态的叠加，并且d是光子在希尔伯特空间中的维数。在实践中，实际量子态会偏离上述理想形式，但仍允许计算和操作。例如，在时间块纠缠中，d是时间块的数量(即，光子可能到达的可能时间跨度的数量)。在此具体示例中，光子到达时间基组具有d＝36。换言之，状态的量子叠加的希尔伯特空间由三十六(36)个基表示，对应于三十六(36)个相应不同的时间块(即，t1、t2、t3…t36)。如图3和图4所示，数据的每个位根据其值被转换为对应时间块。因此，每个生日都从八位数字(两位表示天，两位表示月份，四位表示年)转换为八个对应量子态(即，时间块)。
当Alice和Bob收到纠缠光子时，他们各自会用他们在本地准备的测量基进行测量。为了让Alice和Bob检测来自同一对的光子，他们应使用共同的测量基来投射至纠缠态上。应当强调，秘密信息本身被变换为投影至纠缠态上的测量基。
Figure BDA0004097597080000071
其中，/>
Figure BDA0004097597080000072
在一个实施例中，量子测量模块是和频产生(SFG)过程。信号光子“A”的频率为ω1，而闲散光子“B”的频率为ω1'。它们各自与其相应测量基ω2和ω2'的光子相互作用以产生ω和ω'，其中
ω＝ω1+ω2
ω'＝ω1'+ω2'
如果Alice和Bob具有相同的私有信息(即，A＝B)，则他们应有相同的测量基选择，这意味着他们选择在SFG期间转换相同时间块。图5展示了这种情况，其中，j＝k。在他们转换相同时间块的这种情况下，预计所进行的测量将在到达时间叠加坍缩后观察到检测到相同光子或未检测光子。否则，如图6示出，如果对于Alice而不是Bob发生检测或反之亦然，则这意味着他们有不同的测量基选择(j≠k)。
图9提供计算过程的系统级示图，其中，一些选定测量基在各方之间不同(即，秘密信息不同)。在一个实施例中，测量基光子或泵浦光子与纠缠光子脉冲宽度相比具有非常窄的时间宽度。
在应用测量基之后，在其端检测到光子时，Alice和Bob不断地同时向公开信道公布脉冲序列中的脉冲索引。例如，在图7中，Alice公布REF#1、#2、#4、...、#(n+1)，而Bob公布REF#1、#2、...、#n、#(n+1)。
脉冲索引表示检测到的光子的时隙号。通信池中的所有方都同步至公共参考信号，以跟踪他们检测到的光子时隙。系统应设置为使得在参考脉冲的每个周期内最多可创建一个纠缠光子对。因此，如果Alice和Bob有共同的测量基，则他们的光子很大可能在相同时隙中被检测到。与量子态相反，此时隙信息不包含模基的任何信息；因此，它可以被公开披露而不会产生什么后果。
一旦公开公布参考索引，就可启动计算步骤。示例性过程比较公共参考索引的数量是否大于某个阈值。阈值由置信水平和系统噪声水平决定。在一个实施例中，共同参考的概率P(A∩B)被定义为共同参考索引的数量相对于被测脉冲的总数量的交集。样本标准可设置为P_threshold＝100*P(A)*P(B)，P(A)和P(B)分别是Alice和Bob的光子检测率概率，计算为它们相应的检测到的脉冲的总数量与被测总脉冲的总数量的交集。在此示例中，阈值设置为Alice和Bob在特定索引下检测到光子的预测理论概率的一百倍，该概率是根据实验概率P(A)和P(B)计算得出的。如果Alice和Bob在特定索引下检测到光子的实验概率P(A∩B)>P_threshold，则这两个测量值被视为是相关的，这表明Alice和Bob使用相同的测量基，因此，他们的生日相同。Alice和Bob在没有告知对方生日信息的情况下完成比较。否则，两个测量基不相同，或者是否相同也无法下定论。
对于确定不等性的场景(例如，A>B或A<B)，与比较相等性(A＝B)相反，协议基于以下假设：当将纠缠光子从源转移到每一方时，要么没有损失，要么损失相等。该过程类似于在执行上一段中描述的计算步骤之前验证A＝B的场景。尽管如此，但仍需要提供合适的测量基加密过程。图8是在不等性情况下如何加密秘密信息以用作测量基的示例。在此示例中，Alice和Bob想要比较他们的年龄，其中，Alice是21岁，Bob是15岁。Alice的年龄更大，因此与Bob的相比，它被加密为更大的脉冲宽度。测量基到脉冲宽度的转换在图10中示出。
在达到上述计算步骤后，收集参考索引以执行条件概率，如下所示：
P(A|B)＝(P(A∩B))/(P(B))并且P(B|A)＝(P(A∩B))/(P(A))
其中，P(A|B)是假设已经在Bob侧检测到光子，在Alice的检测装置上检测到光子的概率，并且P(B|A)是假设已经在Alice侧检测到光子，在Bob的检测装置上检测到光子的概率，P(B)是在Bob的检测装置上检测到光子的概率，P(A)是在Alice的检测装置上检测到光子的概率，其中，P(A∩B)是在Alice侧和Bob侧检测到光子的概率，后三个概率的计算如上文所述。
因为就本示例而言，Alice的测量基对应于更大的脉冲宽度，所以P(A|B)>P(B|A)。因此，在公开信道上，根据Alice和Bob公布的参考索引，可确定A>B。
本文描述的方法和系统可在各方之间执行无条件安全的私有计算，因为要计算的私有信息被每一方在本地转换为测量基。在计算期间，纠缠光子以光脉冲序列发送给每一方，每一方都可使用他或她的测量基独立测量每个光子的状态。然后每一方可公布检测到目标状态的脉冲索引。通过比较每一方的索引的相关性，完成计算过程，而不会披露秘密/私有信息。这使得本发明的方法对加密协议的攻击免疫，因为私有信息永远不会直接或在加密覆盖下离开本地主机到达网络。
此外，本发明的系统和方法实现真正的隐私保护计算，而根本不需要多个诚实通信方、任何类型的诚实通信方或任何附加方。本发明还将任何一方的欺骗概率最小化到接近于零。该系统和方法可进一步扩展为向计算池中的任何一方或计算池外的任何其他人披露绝对零知识的为多个通信方提供私有保留计算。
在此协议中，公共信道中的任何加密数据都不会披露任何私有信息。因此，对协议的有意义攻击只能来自通信池中的不诚实方。我们在下面描述攻击模型并指定设计要求以无条件地保护系统。
攻击1：在Bob的本地主机上，他没有准备与他的私有信息对应的量子MUB，而是使用分束器(BS)将光分成k个分支，然后使用k个单光子检测器同时测量所有给定的k个MUB。因此，如果预期在正确的MUB中检测到N个光子，则此攻击模型允许Bob检测每个分支的N/k个光子。这种攻击可让Bob通过计算Bob在每个信道中获得的REF ID与Alice的REF ID的相关性来获取关于Alice测量基的信息，从而获得她的私有信息。为了保护系统免受此类攻击，MUB的大小应足够大，使得N/k小于或等于1，或使得不能可靠地推导出Alice和Bob的REFID的相关性。
攻击2：假定k是MUB的大小，在Bob的本地主机上，他没有准备与他的私有信息对应的量子MUB，而是使用分束器将进来的光分成m个分支(m<k)，然后使用m个单光子检测器同时测量m个MUB。如果包含私有信息的MUB恰好在Bob选择的m个MUB集合中，则这让Bob有机会击败匹配的REF ID的噪声水平。通过在测量期间不断扫过k个MUB中的m个MUB的所有不同集合，Bob有机会收集到部分私有信息。为了防止这种攻击，可使用秘密共享加密方法将私有信息加密成量子测量基。此方案将私有信息分配到n个片段中，使得如果Bob收集的片段少于n个片段，则他就没有关于私有信息的更多信息，就像他收集了零个片段一样。只有收集到所有n个片段，才能恢复私有信息。可在此处找到秘密共享加密方法的示例：https://en.wikipedia.org/wiki/Secret_sharing。
攻击3：Bob通过创建虚假的REF ID列表以通过相关性测试，假装与Alice共享相同的信息，或持有Alice正在寻找的信息。为了防止这种攻击，Alice和Bob将直接或通过使用秘密共享加密将相应的私有信息分成n个片段，采用使用秘密共享加密方式以确保零信息暴露。然后，他们将依次对n个信息片段中的每一个信息片段执行私有计算，Alice和Bob轮流首先公布每个信息片段的REF ID。例如，对于第一片段，Alice将首先公布REF ID，然后是Bob。对于第二片段，Bob将首先公布REF ID，然后是Alice。当相关性测试失败时，每一方都将选择在任何时间点终止彼此的通信。这样，任何一方都不能通过制作虚假的REF ID列表来假装拥有这些信息。
由于上述原因，本发明可在各种上下文情境中有所帮助。在数据挖掘中，它可使多个数据库在保护私有的同时进行协作通信。在电子拍卖的上下文情境中，投标人可能能够对他们的投标价格保密，同时仍然允许拍卖人识别出最高的投标。另一设想的用途是实现零知识身份验证，其中，一方可通过显示密码信息来证明其身份，而不会将其披露给任何其他方。第四个(不一定是最终的)应用可能涉及区块链多方通信，其中，多个参与方在现有区块链上协作计算，而不需要受信任的外部方。
本领域技术人员将理解，尽管上面已经结合特定实施例和示例描述本发明，但本发明不必限制于此，并且许多其他实施例、示例、用途、修改和与实施例、示例和用途的偏离旨在被本文描述的本发明所涵盖。

Claims (43)

1.一种用于多方之间安全通信的方法，包括以下步骤：
将私有信息变换为测量基；
产生多组纠缠光子，其中，所述多组纠缠光子中的每个光子表示对应的光脉冲或光脉冲的量子力学叠加；
将所述多组纠缠光子以一次一组纠缠光子的方式传输给多个通信方，其中，所述多个通信方中的每个通信方以传输所述多组纠缠光子的顺序从所述多组纠缠光子中的每组纠缠光子接收光子；
将所述测量基应用于所述光脉冲，并在所述测量基上检测所述光子，以每一方接收到所述光脉冲的顺序为所述多个通信方中的每一方获得相应数据；以及
通过比较所述多个通信方中的每一方的相应数据来计算安全通信。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述应用步骤由所述多个通信方中的每一方独立地执行。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括为实现所述变换步骤建立规则的步骤。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括向所述多个通信方中的每一方连续发送参考信号的步骤，所述参考信号具有预定周期。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，对于所述参考信号的每个所述周期，一个光脉冲被传输给所述多个通信方中的每一方。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述计算步骤是公开执行的。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述私有信息从不离开所述多个通信方。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述计算步骤包括确定相应私有信息对于所述多个通信方中的每一方是否相同。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述计算步骤包括评估所述多个通信方中的每一方的相应私有信息之间的不等性。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述测量基包括光子到达时间。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述光子到达时间包括离散时间块。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述应用步骤包括使所述光子经受量子测量模块。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述量子测量模块包括和频产生。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述私有信息是多方计算功能所需的密码、认证码、数据串、数值或私有数据组。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括在不传送所述私有信息的情况下验证所述私有信息的共享知识的步骤。
16.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述计算步骤构成零知识的数据处理。
17.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述计算步骤涉及数据挖掘。
18.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述测量基包括所述光子的光谱模式、时间模式或光谱时间模式。
19.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述多组纠缠光子中的每组纠缠光子中的所述光子由所述光子在所述多个通信方中的相应方于同一时刻接收。
20.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述多组纠缠光子中的每组纠缠光子中的所述光子由所述光子的在所述多个通信方中的相应方于不同时刻接收。
21.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述将私有信息变换为测量基的步骤包括执行信息计算使得所述安全通信的上下文不限于号码的步骤，并且其中，所述执行信息计算的步骤包括执行加法、减法、乘法和除法中的至少一者的步骤。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述多个通信方中的各方使用私有计算算法处理公共数据并将结果变换为测量基，由此比较通信方之间的计算算法。
23.一种用于多方之间安全通信的方法，包括以下步骤：
将私有信息变换为测量基；
产生多组纠缠光子，其中，所述多组纠缠光子中的每个光子表示对应的光脉冲或光脉冲的量子力学叠加；
将所述多组纠缠光子以一次一组纠缠光子的方式传输给多个通信方，其中，所述多个通信方中的每个通信方以传输所述多组纠缠光子的顺序从所述多组纠缠光子中的每组纠缠光子接收光子；
基于所述多组纠缠光子传输至所述多个通信方的顺序为每组纠缠光子分配索引号，由此与来自同一对应组纠缠光子的光子相对应的光脉冲与相同索引号相关联；
将所述测量基应用于所述光脉冲，并在所述测量基上检测所述光子，以每一方接收到所述光脉冲的顺序为所述多个通信方中的每一方获得相应数据；以及
从所述相应数据为所述多个通信方中的每一方产生对应的相关索引列表。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述应用步骤由所述多个通信方中的每一方独立地执行。
25.根据权利要求23所述的方法，还包括为实现所述变换步骤建立规则的步骤。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，还包括向所述多个通信方中的每一方连续发送参考信号的步骤，所述参考信号具有预定周期。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，对于所述参考信号的每个所述周期，一个光脉冲被传输给所述多个通信方中的每一方。
28.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，还包括公布对应的所述相关索引列表的步骤。
29.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其中，所述私有信息从不离开所述多个通信方。
30.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其中，所述测量基包括光子到达时间。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述光子到达时间包括离散时间块。
32.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其中，所述应用步骤包括使所述光子经受量子测量模块。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述量子测量模块包括和频产生。
34.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其中，所述私有信息是多方计算功能所需的密码、认证码、数据串、数值或私有数据组。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，还包括在不传送所述私有信息的情况下验证所述私有信息的共享知识的步骤。
36.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其中，所述测量基包括所述光子的光谱模式、时间模式或光谱时间模式。
37.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其中，所述多组纠缠光子中的每组纠缠光子中的所述光子由所述光子在所述多个通信方中的相应方于同一时刻接收。
38.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其中，所述多组纠缠光子中的每组纠缠光子中的所述光子由所述光子的在所述多个通信方中的相应方于不同时刻接收。
39.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其中，所述将私有信息变换为测量基的步骤包括执行信息计算使得所述安全通信的上下文不限于号码的步骤，并且其中，所述执行信息计算的步骤包括执行加法、减法、乘法和除法中的至少一者的步骤。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述多个通信方中的各方使用私有计算算法处理公共数据并将结果变换为测量基，由此比较通信方之间的计算算法。
41.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其中，分析所述通信方的对应的所述相关索引列表，以识别所述相关索引列表之间的统计关系，由此估计所述私有信息之间的关系。
42.根据权利要求41所述的方法，其中，所述私有信息对应于由每个通信方持有的私有号码，并且所述统计关系包括由一个通信方报告的所述相关索引列表对另一方的所述相关索引列表的条件概率。
43.根据权利要求42所述的方法，其中，所述统计关系用于确定由每个通信方持有的号码的排序，但在处理期间不披露所述私有号码的值。
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