[發明專利]一種基于中國剩余定理的移動式量子投票方法

有效

• 申請號: 201711282367.7
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108010178B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 石潤華;秦加奇;張瑞;王攀紅;彭振皖;張順
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: G07C13/00
• 分類號: G07C13/00
• 代理公司: 34101 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司
• 代理人: 陸麗莉;何梅生<國際申請>=<國際公布>

本發明公開了一種基于中國剩余定理的移動式量子投票方法，其特征是：存在一個監督員、一個計票員和若干個投票者。監督員制備量子態，并將量子態一分為二，將其中一部分量子比特發送給投票者作為量子選票，將另一部分量子比特發送給計票員作為驗票憑證；每個投票者都對同一個量子選票進行投票操作，待全部投票操作完成后發送給計票員計票并驗證，最終得到所有投票者的投票結果。本發明的目的在于解決現有移動式投票無法抵抗不誠實投票者的二次投票攻擊，以及現有分配式投票耗費量子資源過大等問題，并提高了投票操作的安全性。

技術領域

本發明涉及量子移動式投票及量子求和的領域，具體地說是一種為了防止二次投票并且節約量子資源而利用量子求和思想的移動式投票方法。

背景技術

當今社會，投票作為選舉的工具應用十分廣泛，從班級選舉班委到國家選舉領導干部等諸多事務，都是采取投票的方法來做出決定?；诂F有的技術條件，電子投票技術已應用于現實社會中。在過去的20年里，學者們提出了很多電子投票協議和投票方案，其中大多數方案基于盲簽名和組簽名技術。而這些技術都是屬于經典密碼術，其安全性都是建立在破譯密鑰的計算復雜度上，不滿足無條件安全性，而且也無法抵抗未來量子計算機的攻擊。

基于電子投票的不足，早期研究者提出了量子投票，將量子密碼術的知識運用到投票方案中，量子密碼是傳統密碼學和量子力學相結合的產物，其安全性是由量子不可克隆定理和海森堡測不準原理來保證的，克服了電子投票中無條件安全性的問題。

Vaccaro于2001年首次提出量子投票的概念，隨后Hillery在2006年提出了兩種投票模式，分別為移動式投票和分布式投票，用以彌補經典方案在安全性上的不足。自2007年Vaccaro等人首次將量子態相位移的方法用到了投票方案中以來，不過無法防止投票者二次投票攻擊。2010年Xu等人在Vaccaro的基礎上進行了效率和安全性的改進。不過這些投票方案都是建立在相位移操作的基礎上的，其投票功能比較單一，而且計票方只能知道最后的投票結果，且參與方都無法進行驗證操作，并不能滿足當今社會的需求。2012年Jiang等人提出了連續變量的量子投票協議，這兩種方案都是利用其它方法來進行投票操作，不過過程相對復雜，并不合適大規模投票操作。2016年Cao等人提出了一種使用量子代理簽名的投票方案，在這種方案中，投票者可以對自己的投票內容轉換為量子信息，擴大了投票的功能，不過資源耗費過大，無法在實踐中廣泛應用。

綜上所述，現有量子投票階段還存在以下問題：

(1)現有移動式量子投票方案不能防止惡意投票者的二次投票攻擊。

(2)現有分配式量子投票方案的量子資源耗費過大，導致量子開銷很大。

(3)現有分配式量子投票中投票操作相對復雜，導致量子通信復雜度過高。

因此基于現有量子信息處理技術，已有的方案或協議很難實現。

發明內容

本發明的目的在于解決現有移動式投票協議中，不能抵抗惡意投票者的二次投票攻擊，以及現有分配式量子投票方案的量子資源耗費過大，相應的量子通信復雜度過高等問題，基于量子求和的思想，提出一種基于量子求和的移動式投票方法，以期能夠抵抗惡意投票者二次投票攻擊，從而提高投票操作的安全性，同時降低量子資源的耗費和通信復雜度。

本發明為解決技術問題所采用如下的技術方案是：

本發明一種基于中國剩余定理的移動式量子投票方法，是應用于由一個監督員為Charlie、一個計票員為Bob，以及n個投票者P₁,P₂,...,P_i,...,P_n構成的投票環境中，其中，P_i表示第i個投票者；i＝1,2,…,n；其特點是所述移動式量子投票方法是按照如下步驟進行：

步驟1：生成系統參數：