申请/专利权人：中南大学

申请日：2020-01-02

公开（公告）日：2021-05-07

公开（公告）号：CN111162913B

主分类号：H04L9/32(20060101)

分类号：H04L9/32(20060101);H04L9/08(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.05.07#授权;2020.06.09#实质审查的生效;2020.05.15#公开

摘要：本发明公开了一种基于玻色采样随机幺正操作的仲裁量子签名方法，包括初始化阶段、签名阶段和验证阶段；初始化阶段用于制备密钥和建立通信系统；签名阶段用于选择合适的签名算法设计传输信息的签名；验证阶段用于验证签名者的有效性和原始信息的完整性和真实性。本发明在仲裁量子签名中设计传输信息的签名中采用基于玻色采样的幺正操作加密，采用基于图上的量子游走隐形传输转移m模量子态，用于隐形传输的必需纠缠态无需提前制备，公共信道和随机元组的雇用使得安全性更高，采用玻色采样模型和量子游走的隐形传输模型均已被证明可通过线性光学网络实现；因此本发明方法安全性高，节约资源且实验上易实现。

主权项：1.一种基于玻色采样随机幺正操作的仲裁量子签名方法，包括如下步骤：初始化阶段：S1.仲裁者和签名者制备第一密钥Ka，同时仲裁者和验证者制备第二密钥Kb；S2.密钥制备完成后，建立通信系统；签名阶段：S3.签名者随机选择一系列包括n个光子的m模量子态|ψ也称为n单光子Fock态；S4.签名者随机选择一个随机元组r＝r1，r2，...，rm，并使用随机元组r将步骤S3得到的m模量子态|ψ的三个必要的副本转换为三个秘密的量子序列|ψ′；r为1，2，...，m可能排列中的一种；S5.签名者使用第一密钥转换步骤S4得到的量子序列|ψ′的第一个副本为|Sa；具体为签名者采用第一密钥Ka转换|ψ′的第一个副本为其中E′为基于玻色采样模型的密码算法，由Haar随机幺正矩阵U表示；为n个光子随机到达m个模的不同配置的叠加，并表示为其中c代表一种可能的配置，为配置c中第j个模中的光子数目，γc为输出配置c的跃迁幅度；在完全不可区分光子满足的条件下测量得到配置c的概率为Prc＝|γc|2，其中PerUc为矩阵Uc的积合式，Uc为U的n×n的子矩阵；S6.签名者编码|ψ′的第二个副本在自己的硬币态上，以期通过量子游走隐形传输的方式发送|ψ′的第二个副本给验证者，签名者在自己粒子上实施的测量基为|Ma；S7.签名者制备量子态|S＝|ψ′，|Sa，|Ma并传输给验证者；其中|ψ′为第三个副本；验证阶段：S8.验证者采用第二密钥Kb加密接收到的|Sa和|ψ′的第三个副本从而得到|Yb，并传输给仲裁者；S9.仲裁者采用第二密钥Kb解密接收到的|Yb，并采用第一密钥加密接收到的|ψ′的第三个副本并得到|St，并根据|St和|Sa的关系得到验证参数τ；S10.仲裁者采用第一密钥解密|Sa得到|ψ′，然后采用第二密钥加密|ψ′、|Sa和τ从而得到|Ytb，并发送给验证者；S11.验证者采用第二密钥解密接收到的|Ytb得到|ψ′、|Sa和τ，并根据τ的值进行判断；S12.根据步骤S11的判断结果，验证者再次验证|ψ′的连续性；具体为若τ＝0，则验证者认定签名者的签名|Sa为无效的；若τ＝1，则验证者需要继续验证|ψ′的连续性；S13.根据步骤S12的验证结果，签名者在公共信道公布随机元组r；具体为验证者根据|Ma中指示的粒子的测量结果，执行相应的局域幺正操作在自己的粒子上来重建|ψ′的第二个副本|ψ′out；然后验证者判断|ψ′out和来自仲裁者的|ψ′的连续性：若|ψ′out≠|ψ′，则签名者的签名被拒绝，放弃本次通信；若|ψ′out＝|ψ′，则验证者要求签名者在公共信道公布随机元组r；S14.验证者采用步骤S13公布的随机元组r解密|ψ′得到原始|ψ，并确认最终的签名者的签名。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中南大学 基于玻色采样随机幺正操作的仲裁量子签名方法

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