[發明專利]一種被動誘騙態雙場量子數字簽名方法

在審

• 申請號: 202310037368.4
• 申請日: 2023-01-10
• 公開（公告）號: CN116155508A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 劉艷華;劉永華;薛宏;張少華
• 申請（專利權）人: 易迅通科技有限公司
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32;H04L9/08
• 代理公司: 西安泛想力專利代理事務所(普通合伙) 61260
• 代理人: 張梅娟

本發明提供了一種被動誘騙態雙場量子數字簽名方法，使發送方Alice向接收方Bob和Charlie以量子態的形式傳輸秘密信息m，包括：步驟1，發送方Alice與接收方Bob和Charlie分別生成第一和第二最終密鑰；步驟2，發送方分別與接收方生成量子簽名序列，接收方隨機選擇自己的一半量子態互相交換得到第一簽和第二簽名信息；步驟3，接收方分別將自己持有的第一和第二最終密鑰與經過互換得到的第一和第二簽名信息通過核對比較決定是否接收信息。本發明利用預測單光子源作為雙場量子密鑰分發的光源，在克服距離密鑰率限制的同時，進一步提升通信距離；采用被動誘騙態的調制方法，避免了由于主動調制信號強度產生的安全問題。

技術領域

本發明涉及量子保密通信技術領域，具體涉及一種被動誘騙態雙場量子數字簽名方法。

背景技術

雙場量子數字簽名通常采用弱相干光源作為其光源，但由于弱相干光源包含很大比例的真空態，而真空態的存在將會降低量子數字簽名協議的通信距離和密鑰生成率。目前，技術范圍內可行的另一種可選光源是預測單光子源，預測單光子源所含的真空態較少，可進一步擴展通信距離。此外，現有雙場數字簽名協議用于克服由多光子態引入的光子束分離攻擊的方法通常是誘騙態的主動調制，而這種誘騙態強度的主動調制可能會向竊聽者泄露額外的信息，降低通信協議的安全性。

發明內容

有鑒于此，本發明提出基于預測單光子源的被動誘騙態雙場量子數字簽名協議，用以解決現有技術的雙場數字簽名協議用于克服由多光子態引入的光子束分離攻擊的方法通常是誘騙態的主動調制會向竊聽者泄露額外的信息的問題，具體方案為：

一種被動誘騙態雙場量子數字簽名方法，所述雙場量子數字簽名方法用于使發送方Alice向接收方Bob和接收方Charlie以量子態的形式傳輸一串秘密信息m，所述方法包括：

步驟1，發送方Alice與接收方Bob生成第一最終密鑰，用于發送方Alice與接收方Bob之間秘密信息m傳輸過程中的信息簽名和驗證；

發送方Alice與接收方Charlie生成第二最終密鑰，用于發送方Alice與接收方Charlie之間秘密信息m傳輸過程中的信息簽名和驗證；

步驟2，發送方Alice分別與接收方Bob和接收方Charlie生成量子簽名序列，接收方Bob和接收方Charlie隨機選擇自己的一半量子態互相交換得到第一簽名信息和第二簽名信息；

步驟3，在消息傳遞階段，接收方Bob和接收方Charlie分別將自己持有的第一最終密鑰和第二最終密鑰與經過互換得到的第一簽名信息和第二簽名信息進行核對比較，如果每一半密鑰的不匹配數量都小于門限值，則接收方Bob和接收方Charlie分別接收其收到的簽名。

優選的，所述第一最終密鑰和第二最終密鑰的生成方式相同，具體生成方法包括以下步驟：

步驟1，發送方Alice和接收方Bob或接收方Charlie根據隨機選

擇的編碼模式或者測試模式產生信號光；

步驟2，發送方Alice和接收方Bob或者接收方Charlie通過光信道將各自的信號光發送給一個中繼者Eve；

步驟3，中繼者Eve通過分束器對來自發送方Alice和接收方Bob或接收方Charlie的輸入信號進行干涉測量，并且公開宣布每一次的測量結果；

步驟4，中繼者Eve通過多次重復步驟1-3獲得第一最終密鑰或第二最終密鑰。

優選的，對于所述編碼模式，發送方Alice或者接收方Bob根據經典比特值準備態或者，這里是平均光子數或稱為光強；

對于所述測試模式，發送方Alice或者接收方Bob準備強度為的預測單光子源，該光脈沖被泵浦到非線性晶體上，產生信號光和閑置光的組合光：

其中，表示n光子態，下標I和S分別表示閑置光和信號光，是對應的光子數分布；

通過發送方Alice和接收方Bob處的本地檢測器DA和DB檢測閑置光，并通過DA和DB的檢測事件投影不同的信號光的狀態。