[發明專利]一種基于單光子的量子一票否決保密投票方法

有效

• 申請號: 202011527966.2
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112822006B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 王慶樂;胡錳;李元誠
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

本發明涉及一種基于單光子的量子一票否決保密投票系統及方法。系統包括：投票管理機構Bob，n個投票用戶，經典量子融合認證信道和n+1個光分叉復用器OADM。方法包括如下步驟：步驟1、資格申請；步驟2、身份密鑰共享；步驟3、量子態制備；步驟4、經典量子融合認證信道安全檢測；步驟5、若經典量子融合認證信道是安全的，則進行投票；步驟6、計算選票；步驟7、否決票驗證。本發明的量子一票否決保密投票方法具有匿名性、保密性、公平性和弱驗證性，每個合法的投票者只能投一次選票，每一個投票者完全依據自己的意愿進行投票，保證了每一個投“否”的投票者可以匿名地驗證其選票被合理的計算。

技術領域

本發明屬于量子通信和信息安全領域，具體涉及一種基于單光子的量子一票否決保密投票方法。

背景技術

投票是日常生活中非常普遍的選舉方式，投票機制規定了選民表達民意的方式，以及把這些民意轉化成結果的方法。現有的投票機制多種多樣，采用不同的投票機制往往會產生不同的投票結果，故投票機制的選取對投票結果有重要影響。“一票否決”是一種十分重要的投票機制，在我們的日常工作、學習、生活中用途廣泛。

“一票否決權”是指在投票或表決中，只要有一張反對票，該候選人或者被表決的內容就會被否定。該表決體制在諸多投票或表決的過程中被應用，例如：在我國內外私募基金運作過程中，董事會與被投資公司可以自由約定使用“一票否決”機制，提高決策效率；在基層干部考核過程中引入“一票否決”機制，即在規定的多項任務中，有任意一項或者特定某項沒有完成，則評估為整體不合格。這種考核機制的設置，使得政府在特定時期的重點工作得以突出，同時提高基層干部的工作積極性；PPP模式(政府與社會資本合作模式)中，通常在與公共利益有關的決策中設立“一票否決權”條款，包括股東一票否決權、董事一票否決權，確保雙方的利益得到保護；在地下水水質考核過程中，對地下水樣品水質的檢測采用“一票否決”的形式估測整體水質，提高工作效率，降低人力投入和設備設施資源的負擔；在國際事務中，“一票否決權”也起到了重要的作用，在聯合國中安理會常任理事國具有對國際事務投票的“一票否決權”，此舉可以保護少數群體，確保其權利不受侵害，防止“多數暴政”，并有效防止國家之間的沖突。

一票否決電子投票是一種典型的電子投票，通常用于需要全體投票用戶通過的投票。例如：某個被提出的議案需要所有投票用戶一致同意后方可生效。2003年，kiayias等人基于DDH假設和零知識證明，提出了一種一票否決電子投票方案。2006年，鐘紅等人利用多精度運算和安全多方求和，構造了一種基于半誠信模型的的電子投票方案。2009年，楊智勇等人基于上述兩種方案，提出了一種不需可信第三方和密碼學技術的一票否決電子投票方案，但此方案未能滿足選票的完全保密性要求。

事實上，絕大多數經典密碼體制的安全性都是基于一些數學難題的計算復雜性。例如：離散對數求解、大整數因子分解等無法在有效的時間內給出正確的解答結果。而量子計算機強大的并行運算能力可在有效時間內攻破這些計算難題，致使這些基于計算復雜性安全的經典密碼體制面臨著嚴重的安全威脅。

量子計算機是近些年量子技術高速發展下的產物，量子計算機是利用量子力學基本原理,以纏繞的量子態作為信息載體,利用量子態的線性疊加原理進行信息并行計算,比現有計算機的計算速度快，量子計算機的核心優勢是可以實現高速并行計算。理論上說，量子計算機的計算能力是無窮的。

量子計算機驚人的計算效率和開發價值，使得量子計算技術成為目前最重要的高新技術之一。美國的IBM、谷歌均在量子計算機研制方面取得了重大進展，可見在不遠的將來，量子計算機的應用將大大增加，而現有的電子投票方案在面對量子計算機的攻擊時變得不再安全。

發明內容