(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221096213 0.8 (22)申请日 2022.08.11 (71)申请人 湖北工业大 学 地址 430068 湖北省武汉市洪山区南李路 28号 (72)发明人 刘白　张香宜　王春枝　张吉昕　 冯其凯　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 专利代理师 严彦 (51)Int.Cl. H04L 9/08(2006.01) H04L 9/40(2022.01) H04L 67/10(2022.01) (54)发明名称 一种基于量子计算的物联网隐私查询方法 及系统 (57)摘要 本发明提供一种基于量子计算的物联网隐 私查询方法， 设置 隐私查询系统模型， 所述隐私 查询系统模型中， 存在四个实体， 分别为客户端、 数据提供商、 边缘设备和终端物联网设备； 在数 据提供商拥有满足客户端希望查询的数据后， 当 拥有索引地址信息的用户要通过数据提供商查 询一个数据项， 数据提供商在了解到有一个客户 端需要查询数据后， 将数据集进行加密并且量子 化后， 发送给客户端； 客户端在接收到加密的数 据集后， 进行解密获得目标数据； 在此过程中， 不 会泄露客户端隐私信息 ‑索引地址， 同样也不会 泄露查询数据项之外的服务器隐私数据。 本发明 在数据传输过程中仅需要一轮的数据传输， 同时 通信代价仅需要线性通信复杂度； 在通信过程中 具有高安全性。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 115473630 A 2022.12.13 CN 115473630 A 1.一种基于量子计算的物联网隐私查询方法， 其特征在于： 设置隐私查询系统模型， 所 述隐私查询系统模型中， 存在四个实体， 分别为客户端、 数据提供商、 边缘设备和终端物联 网设备； 所述客户端， 用于作为用户对数据提供商的数据库中目标数据的查询对象； 客户端具 有终端电子设备和量子装置， 能够进行量子比特操作； 所述数据提供商， 用于存储大量的数据信 息； 数据提供商具有服务器和量子装置， 能够 进行量子比特操作； 所述边缘设备， 用于接收终端物联网设备上传的数据信 息， 然后在本地进行整合聚合， 最终将处 理过的数据信息上传给 数据提供商； 所述终端物联网设备， 用于收集数据信息然后上传给边 缘设备； 在数据提供商拥 有满足客户端希望查询的数据后， 当拥 有索引地址信 息的用户要通过 数据提供商查询一个数据项， 数据提供商在了解到有一个客户端需要查询数据后， 将数据 集进行加密并且量子化后， 发送给客户端； 客户端在接收到加密的数据集后， 进 行解密获得 目标数据； 在此过程中， 不会泄露客户端隐私信息 ‑索引地址， 同样也不会泄露查询数据项 之外的服 务器隐私数据。 2.根据权利要求1所述基于量子计算的物联网隐私查询方法， 其特征在于： 基于隐私查 询系统模型进行隐私查询， 实现过程包括以下步骤， S1， 系统初始化， 包括数据提供商收集数据， 客户端注 册获得索引地址； S2， 密钥生成， 包括 生成共享密钥， 私有密钥以及私有随机数； S3， 数据提供商传输密文， 包括 提供具有加密数据的量子 叠加态给客户端； S4， 客户端保护隐私信息同时获得查询数据。 3.根据权利要求2所述基于量子计算的物联网隐私查询方法， 其特征在于： 步骤1的实 现方式为， 客户端注册并获得索引数据的索引地址信息； 数据提供商接 收到边缘设备上传 的聚合数据信息， 其中边缘设备的上传数据信息是在接收到终端物联网设备上传的信息后 进行处理， 聚合后得到的。 4.根据权利要求2所述基于量子计算的物联网隐私查询方法， 其特征在于： 步骤2 的实 现方式包括以下子步骤， S2.1， 客户端和数据提供商通过量子密钥分发 获得共享密钥； S2.2， 客户端生成私有的随机密钥； S2.3， 客户端生成一个随机私有的整数。 5.根据权利要求2所述基于量子计算的物联网隐私查询方法， 其特征在于： 步骤3的实 现方式包括以下子步骤， S3.1， 数据提供商利用共享密钥对原 始数据进行加密； S3.2， 数据提供商利用量子存储器对加密的原始数据进行量子化， 从而获得加密数据 的量子叠加态； S3.3， 数据提供商将量子 叠加态发送给客户端。 6.根据权利要求2所述基于量子计算的物联网隐私查询方法， 其特征在于： 步骤4的实 现方式包括以下子步骤， S4.1， 客户端利用私有随机密钥对量子叠加态中的首位寄存器 ‑索引叠加态进行量子权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115473630 A 2一次一密加密； S4.2， 客户端利用随机私有整数对量子叠加态中的第二位寄存器 ‑加密数据叠加态加 密； S4.3， 客户端在整个量子 叠加态上 添加用于 搜索目标状态的标记叠加态； S4.4， 客户端对整个量子叠加态进行量子搜索算法， 然后对其进行测量， 从而获得加密 的目标数据； S4.5， 客户端利用私有随机数对测量数据进行解密； S4.6， 客户端利用共享密钥进一 步对测量数据进行解密， 从而获得目标 数据。 7.一种基于量子计算的物联网隐私查询系统， 其特征在于： 用于实现如权利要求1 ‑6任 一项所述的一种基于量子计算的物联网隐私查询方法。 8.根据权利要求7所述的基于量子计算的物联网隐私查询系统， 其特征在于： 包括以下 模块， 系统初始化模块， 用于系统初始化， 包括数据提供商收集数据， 存储数据， 客户端注册， 从而获得索引地址信息； 密钥生成模块， 用于数据提供商加密原始数据提高通信安全性以及客户端加密量子状 态保护隐私数据信息； 数据提供商传输密文模块， 用于数据提供商利用共享密钥加密原始数据， 然后利用量 子随机存储器将原始数据量子化， 并将量子状态发送给客户端， 最终使得客户端能够获得 目标数据； 在此 过程中， 数据提供商的隐私信息不会遭 到泄露； 客户端获得查询数据模块， 用于帮助客户端获得目标数据而不会泄露隐私信息； 客户 端首先对接 收到的量子状态进行一系列加密进而保证在之后的操作中不会存在泄露客户 端隐私信息的风险， 然后客户端通过搜索、 测量和解密操作后获得目标 数据。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115473630 A 3