[發(fā)明專利]一種基于單光子的量子一票否決保密投票方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011527966.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN112822006B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王慶樂;胡錳;李元誠(chéng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L9/08
• 分類號(hào): H04L9/08
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

1.一種基于單光子的量子一票否決保密投票方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、資格申請(qǐng)：

任一投票用戶Alice_i向投票管理機(jī)構(gòu)Bob發(fā)起投票用戶身份認(rèn)證申請(qǐng)，通過用戶終端向投票管理機(jī)構(gòu)Bob發(fā)送身份信息；投票管理機(jī)構(gòu)Bob利用身份認(rèn)證模塊驗(yàn)證投票用戶Alice_i的身份合法性，輸出驗(yàn)證結(jié)果；若該投票用戶Alice_i身份合法，且為第一次申請(qǐng)投票，則投票管理機(jī)構(gòu)Bob與其建立經(jīng)典量子融合認(rèn)證信道，并通過機(jī)構(gòu)終端通知該投票用戶Alice_i具備投票資格；否則，該投票用戶Alice_i不參與投票；

步驟2、身份密鑰共享：

對(duì)于每一個(gè)具備投票資格的投票用戶Alice_i，投票管理機(jī)構(gòu)Bob與投票用戶Alice_i分別啟動(dòng)QKD裝置一和QKD裝置二，通過經(jīng)典量子融合認(rèn)證信道共享兩個(gè)長(zhǎng)度為m的共享密鑰其中所述投票管理機(jī)構(gòu)Bob將共享密鑰k_i,1,k_i,2存儲(chǔ)于機(jī)構(gòu)終端的安全存儲(chǔ)器一中；投票用戶Alice_i將共享密鑰k_i,1,k_i,2存儲(chǔ)在用戶終端的安全存儲(chǔ)器二中；

步驟3、量子態(tài)制備：

投票管理機(jī)構(gòu)Bob隨機(jī)生成兩個(gè)長(zhǎng)度為m的比特序列l(wèi)_t,1,l_t,2，其中分別表示比特序列l(wèi)_t,1,l_t,2中的第j個(gè)比特；同時(shí)投票管理機(jī)構(gòu)Bob通過單粒子源一根據(jù)比特序列l(wèi)_t,1,l_t,2中的控制信息制備投票量子態(tài)序列其中“S_t,1”中第一個(gè)下標(biāo)“t”表示來自于投票管理機(jī)構(gòu)Bob，第二個(gè)下標(biāo)“1”表示該序列為投票量子態(tài)序列；

之后投票管理機(jī)構(gòu)Bob通過單粒子源一制備出δ個(gè)檢測(cè)粒子，組成檢測(cè)粒子序列其中每個(gè)粒子隨機(jī)處于{|0,|1,|+,|-}中的一種狀態(tài)；δ是取決于實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的安全參數(shù)；投票管理機(jī)構(gòu)Bob將檢測(cè)粒子隨機(jī)插入到S_t,1序列中組成新的S_t，2序列，S_t，2的長(zhǎng)度為m+δ；同樣的，“S_t,2”第一個(gè)下標(biāo)“t”代表來自投票管理機(jī)構(gòu)Bob，第二個(gè)下標(biāo)“2”表示該序列為投票量子態(tài)與檢測(cè)粒子的混合序列；此外，投票管理機(jī)構(gòu)Bob還記錄檢測(cè)粒子的插入位置、檢測(cè)粒子制備時(shí)所處的正交基{|0，|1}或{|+,|-}以及初始狀態(tài)，并將這些信息存儲(chǔ)于機(jī)構(gòu)終端中的安全存儲(chǔ)器一中；

步驟4、經(jīng)典量子融合認(rèn)證信道安全檢測(cè)：

投票管理機(jī)構(gòu)Bob通過經(jīng)典量子融合認(rèn)證信道將S_t，2序列發(fā)送給第一位投票用戶Alice₁；確保Alice₁接收到完整的S_t，2序列后，投票管理機(jī)構(gòu)Bob公布S_t，2序列中檢測(cè)粒子的插入位置，以及檢測(cè)粒子制備時(shí)所處的正交基{|0，|1}或{|+,|-}；Alice₁根據(jù)投票管理機(jī)構(gòu)Bob的公布信息挑選出檢測(cè)粒子，分別在對(duì)應(yīng)的正交基下使用量子測(cè)量裝置二進(jìn)行測(cè)量并得到測(cè)量結(jié)果；其后，Alice₁和投票管理機(jī)構(gòu)Bob分別公布測(cè)量結(jié)果和檢測(cè)粒子的初始狀態(tài)；若雙方公布信息一致，認(rèn)為投票管理機(jī)構(gòu)Bob到Alice₁間的經(jīng)典量子融合認(rèn)證信道是安全的，若雙方公布信息不一致，則投票過程結(jié)束；

步驟5、若經(jīng)典量子融合認(rèn)證信道是安全的，則進(jìn)行投票；

步驟6、計(jì)算選票：

投票管理機(jī)構(gòu)Bob確認(rèn)接收到完整的投票量子態(tài)序列，通過量子計(jì)票模塊計(jì)算選票；對(duì)于每個(gè)投票量子態(tài)投票管理機(jī)構(gòu)Bob分別在其對(duì)應(yīng)的正交基下使用量子測(cè)量裝置一進(jìn)行測(cè)量，得到測(cè)量結(jié)果r_j；投票管理機(jī)構(gòu)Bob將r_j與進(jìn)行比對(duì)，對(duì)于每個(gè)測(cè)量結(jié)果r_j，如果比對(duì)結(jié)果不一致，投票管理機(jī)構(gòu)Bob進(jìn)行計(jì)票結(jié)果廣播時(shí)，聲明該提案未通過；反之，投票管理機(jī)構(gòu)Bob進(jìn)行計(jì)票結(jié)果廣播時(shí)，聲明該提案通過；

步驟7、否決票驗(yàn)證：

每當(dāng)提案通過時(shí)，如果此提案存在投了反對(duì)票的投票用戶，任一投反對(duì)票的投票用戶均能夠使用匿名通信技術(shù)在經(jīng)典量子融合認(rèn)證信道中廣播終止信號(hào)“1”，一旦出現(xiàn)該終止信號(hào)，則該通過的提案失效。