[發(fā)明專利]一種基于中國(guó)剩余定理的移動(dòng)式量子投票方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711282367.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108010178B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石潤(rùn)華;秦加奇;張瑞;王攀紅;彭振皖;張順
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽大學(xué)
• 主分類號(hào): G07C13/00
• 分類號(hào): G07C13/00
• 代理公司: 34101 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 陸麗莉;何梅生<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>

1.一種基于中國(guó)剩余定理的移動(dòng)式量子投票方法，是應(yīng)用于由一個(gè)監(jiān)督員為Charlie、一個(gè)計(jì)票員為Bob，以及n個(gè)投票者P₁,P₂,...,P_i,...,P_n構(gòu)成的投票環(huán)境中，其中，P_i表示第i個(gè)投票者；i＝1,2,…,n；其特征是所述移動(dòng)式量子投票方法是按照如下步驟進(jìn)行：

步驟1：生成系統(tǒng)參數(shù)：

步驟1.1：所述監(jiān)督員Charlie利用量子密鑰分配QKD方法給每個(gè)投票者分配一個(gè)密鑰，同時(shí)也給計(jì)票員Bob分配一個(gè)密鑰k_B，其中給第i個(gè)投票者P_i分配的密鑰記為k_i；

步驟1.2：根據(jù)中國(guó)剩余定理，所述監(jiān)督員Charlie準(zhǔn)備n個(gè)兩兩互素的整數(shù)序列m₁,m₂,...,m_i,...,m_n，其中m_i表示第i個(gè)整數(shù)，令且令是M_i的關(guān)于模m_i的逆元，即

步驟1.3：所述監(jiān)督員Charlie給每一個(gè)投票者分配指定的參數(shù)，其中，給第i個(gè)投票者P_i分配的指定參數(shù)為并用密鑰k_i進(jìn)行加密得到密文

同時(shí)，將整數(shù)序列m₁,m₂,...,m_i,...,m_n順序打亂，并用密鑰k_B進(jìn)行加密得到密文m′₁,m′₂,...,m′_n表示對(duì)整數(shù)序列m₁,m₂,...,m_i,...,m_n打亂后的整數(shù)序列；

步驟1.4：所述監(jiān)督員Charlie通過(guò)經(jīng)典信道將密文c_i發(fā)送給對(duì)應(yīng)的投票者P_i；同時(shí)，所述監(jiān)督員Charlie通過(guò)經(jīng)典信道將密文c_B發(fā)送給所述計(jì)票員Bob；

以打亂后的整數(shù)序列m₁′,m′₂,...,m′_n和所有投票者所分配的指定參數(shù)作為系統(tǒng)參數(shù)；

步驟2：制備系統(tǒng)糾纏態(tài)

步驟2.1：所述監(jiān)督員Charlie首先準(zhǔn)備一個(gè)N維的量子態(tài)|φ₁>，其中并對(duì)其執(zhí)行量子Fourier變換，把變換后的量子態(tài)記為|φ₂>，即

步驟2.2：所述監(jiān)督員Charlie再制備一個(gè)N維的初始態(tài)|0>，并對(duì)乘積態(tài)執(zhí)行CNOT門(mén)操作，其中，將量子態(tài)|φ₂>中的每一位作為控制量子比特，將初始態(tài)|0>中的每一位作為目標(biāo)量子比特，從而得到系統(tǒng)糾纏態(tài)

步驟2.3：所述監(jiān)督員Charlie將量子態(tài)|ψ₁>中一半的量子比特|j>_T，作為驗(yàn)票憑證，并通過(guò)量子信道發(fā)送給所述計(jì)票員Bob，其中，在所傳輸?shù)牧孔颖忍貄j>_T中加入用于檢測(cè)量子通道安全性的檢測(cè)粒子，從而得到量子比特序列T；

步驟2.4：所述監(jiān)督員Charlie將量子態(tài)|ψ₁>中另一半的量子比特|j>_V，作為量子選票，通過(guò)量子信道發(fā)送給第一個(gè)投票者P₁；其中，在所傳輸?shù)牧孔颖忍貄j>_V中加入用于檢測(cè)量子通道安全性的檢測(cè)粒子，從而得到量子比特序列V₁；

步驟3：投票者執(zhí)行投票操作：

步驟3.1：初始化i＝1；

步驟3.2：所述監(jiān)督員Charlie確認(rèn)第i個(gè)投票者P_i收到量子比特序列V_i后，協(xié)助第i個(gè)投票者P_i檢測(cè)量子信道是否安全，若量子信道安全，則去掉檢測(cè)粒子，得到量子選票|j>_V并執(zhí)行下一步，否則終止投票操作；

步驟3.3：所述第i個(gè)投票者P_i首先選擇是投“贊成”票還是“反對(duì)”票，然后選擇相應(yīng)的“酉”操作U_i作用在量子選票|j>_V上；

步驟3.4：判斷i＝n是否成立，若成立，則執(zhí)行步驟3.8；否則，執(zhí)行步驟3.5；

步驟3.5：所述第i個(gè)投票者P_i將量子選票|j>_V發(fā)送給第i+1個(gè)投票者P_i+1；其中，在所傳輸?shù)牧孔颖忍匦蛄衸j>_V中加入檢測(cè)粒子，從而得到量子比特序列V_i+1；

步驟3.6：所述第i個(gè)投票者P_i確認(rèn)第i+1個(gè)投票者P_i+1收到量子比特序列V_i+1后，協(xié)助第i+1個(gè)投票者P_i+1檢測(cè)量子信道是否安全，若量子信道安全，則去掉檢測(cè)粒子，得到量子選票|j>_V并執(zhí)行下一步，否則終止投票操作；

步驟3.7：令i+1賦值給i后，返回步驟3.2執(zhí)行；

步驟3.8：令所述系統(tǒng)糾纏態(tài)從|ψ₁>變?yōu)閨ψ₂>，最后一個(gè)投票者P_n將量子選票|j>_V發(fā)送給計(jì)票員Bob，全部投票者的投票操作完成；其中，在所傳輸?shù)牧孔颖忍貄j>_V中加入用于檢測(cè)量子通道安全性的檢測(cè)粒子，從而得到量子比特序列V_B；

步驟4：所述計(jì)票員Bob開(kāi)始計(jì)票：

步驟4.1：所述最后一個(gè)投票者P_n確認(rèn)計(jì)票員Bob收到量子比特序列V_B后，協(xié)助Bob檢測(cè)量子信道是否安全，若量子信道安全，則去掉檢測(cè)粒子，得到量子選票|j>_V并執(zhí)行下一步，否則終止計(jì)票操作；

步驟4.2：所述監(jiān)督員Charlie確認(rèn)計(jì)票員Bob收到量子比特序列T后，協(xié)助Bob檢測(cè)量子信道是否安全，若量子信道安全，則去掉檢測(cè)粒子，得到驗(yàn)票憑證|j>_T并執(zhí)行下一步，否則終止計(jì)票操作；

步驟4.3：所述計(jì)票員Bob重新對(duì)驗(yàn)票憑證|j>_T和量子選票|j>_V執(zhí)行CNOT門(mén)操作后，令系統(tǒng)糾纏態(tài)從|ψ₂>變?yōu)閨ψ₃>，量子選票從|j>_V變?yōu)閨j'>_V；

步驟4.4：所述計(jì)票員Bob測(cè)量量子選票|j'>_V，若測(cè)量結(jié)果是|0>，則認(rèn)為每個(gè)投票者都是誠(chéng)實(shí)的并執(zhí)行步驟4.5，否則，認(rèn)為投票者中存在不誠(chéng)實(shí)方，計(jì)票操作終止；

步驟4.5：所述計(jì)票員Bob對(duì)驗(yàn)票憑證|j>_T執(zhí)行逆Fourier變換，從而得到量子態(tài)|u>；

步驟4.6：定義統(tǒng)計(jì)量為b，并初始化b＝0；

步驟4.7：所述計(jì)票員Bob測(cè)量量子態(tài)|u>，得到

步驟4.8：所述計(jì)票員Bob用u逐一對(duì)打亂后的整數(shù)序列m′₁,m′₂,...,m′_n進(jìn)行求余操作，得到相應(yīng)的n個(gè)計(jì)票結(jié)果；

若計(jì)票結(jié)果為“1”，則表示第i投票者P_i投的是“贊成”票，令b+1賦值給b；

若計(jì)票結(jié)果為“0”，則表示第i投票者P_i投的是“反對(duì)”票；

若計(jì)票結(jié)果非“0”且非“1”，則表示無(wú)效票；

步驟4.9、全部統(tǒng)計(jì)完后，所述計(jì)票員Bob公布“贊成”票的統(tǒng)計(jì)量b。