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专利号: 2019106027797
申请人: 成都信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2025-03-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于量子行走的无纠缠的量子盲签名方法,其特征在于,所述基于量子行走的无纠缠的量子盲签名方法包括:在消息的编码阶段,利用四种单粒子态结合消息的盲化编码规则,进行编码以及盲化信息;

在编码粒子的隐形传态过程中,使用量子行走实现编码粒子的隐形传态,实现在隐形传态种粒子自发的产生纠缠,抵抗签名者的否认攻击和验证者的拒绝攻击,以及防止攻击者伪造签名。

2.如权利要求1所述的基于量子行走的无纠缠的量子盲签名方法,其特征在于,消息的盲化编码规则包括:在消息盲化编码阶段,消息拥有者生成一串n比特的随机二进制字符串L,然后使用L来生成n比特原始信息M的两粒子比特串{|b1c1>,|b2c2>,|b3c3>...|bncn>}。

3.如权利要求1所述的基于量子行走的无纠缠的量子盲签名方法,其特征在于,量子行走方法包括:量子行走运行于位置空间和硬币空间组成的量子空间,表示为其中Hp表示位置跨度{n,n∈Z},Hc表示量子行走的硬币方向{|0>,|1>},量子行走的每个步骤的总量子系统的演化描述为等式其中 S称为移位运算符,表示为S=∑n|n+1>态时,使硬币从状态|n>移动到状态|n+1>,当硬币操作符为|1>态时,使得硬币向后移动到状态|n-1>。

4.如权利要求1所述的基于量子行走的无纠缠的量子盲签名方法,其特征在于,使用量子行走实现编码粒子的隐形传态包括:选择以两个硬币为基础的量子行走系统,通过选择合适的初始态和匹配的测量基,在两方之间成功地传送任何未知量子比特,并且不需要制备初始的纠缠粒子;

若发送者想给接收者隐形传态未知量子比特 其中|α|2+|β|2=1;在隐形传态中,准备两个粒子,A1和Ap,A1是发送者想要隐形传态的未知量子比特,被记为coin1,Ap的粒子态是位置空间的态;同样,接收者准备粒子B,被记为coin2;Ap和B的初始态都为|0>;

经过两步量子行走,完成隐形传态;

第一步量子行走为:

其中,

式(中,C1表示coin1-A1的操作符,选择I操作作为操作符;

第二步量子行走为:

其中,

在式中,H表示对coin2-B粒子执行Hadamard操作当B粒子的初始态为|0>态时,这个操作符被I操作替换当B粒子的初始态为|+>态时;

发送者用X基测量A1粒子,测量结果记为λ1(|+>和|->分别记为1和-1);接着发送者用Q基测量Ap粒子,其中,|Q>={|-2'>,|-1>,|0>,|1>,|2'>}, 测量结果记为λ2(|-2'>,|0>,|2'>分别记为-1,0,1);发送者再将测量结果λ1和λ2告知接收者,接收者根据λ1和λ2对B粒子做出相应的Pauli恢复操作,完成关于A1粒子的隐形传态。

5.如权利要求1所述的基于量子行走的无纠缠的量子盲签名方法,其特征在于,所述基于量子行走的无纠缠的量子盲签名方法进一步包括:第一步,初始化阶段:发送者,签名者和验证者准备一些粒子用于量子行走系统;

第二步,盲化阶段:发送者生成n比特的随机二进制字符串L,然后发送者根据盲化编码规则(表1.)使用L生成n比特原始信息M的两粒子比特串{|b1c1>,|b2c2>,|b3c3>...|bncn>};

当发送者生成了两粒子比特串|bc>之后,发送者按序抽取|b>粒子生成B=|b1b2b3...bn>,按序抽取|c>粒子生成C=|c1c2c3...cn>;此时,消息的盲化加密完成;

第三步,签名阶段:发送者将M的加密子信息C通过量子行走隐形传态给签名者,并请求签名者的盲签名,签名者对收到的量子比特串执行Pauli操作以完成盲签名。

6.如权利要求5所述的基于量子行走的无纠缠的量子盲签名方法,其特征在于,第三步进一步包括:(1)发送者随机地将k位诱骗粒子添加到C中用于窃听检测和密钥更新;发送者可以将她的加入诱骗粒子的盲信息CK隐形传态给签名者,且不依赖于制备纠缠粒子,其中CK={c1,c2,c3...cn+k};发送者准备初始态为|0>的粒子Api用于量子隐形传态,发送者将ci作为

2 2

量子行走系统中需要被隐形传态的粒子,其中ci=α|0>+β|1>,|α|+|β|=1;签名者已在粒子准备阶段准备量子比特串Cp,将粒子Cpi作为量子行走系统中的接收粒子,Cpi处于|0>态;

整个量子行走系统的初始状态为:

经过第一步量子行走W1之后,整个系统状态变为

|Φ>(1)=(α|100>+β|-110>)p12;

经过第二步量子行走W2之后,整个系统状态变为

|Φ>(2)=(α|200>+α|001>+β|010>+β|-211>)p12;

(2)发送者用X基测量ci,测量结果|+>和|->分别被记为1和-1;发送者继续用Q基|Q>={|-2'>,|-1>,|0>,|1>,|2'>}测量Api,其中, 测量结果|-2'>、|0>、|2'>分别被记为-1、0、1;最终,X基和Q基的测量结果序列分别表示为λ1序列和λ2序列;

(3)发送者用密钥KAC加密λ1和λ2生成Sac=EKAC(λ1,λ2);然后,将Sac告知签名者;

(4)签名者用密钥KAC解密Sac获得λ1和λ2,通过λ1和λ2,签名者对粒子串Cp做Pauli恢复操作来获得目标态;签名者完成来自于发送者的未知粒子的隐形传态,Cp粒子串的态转化为了CK粒子串的态;

(5)在确定签名者完成了粒子隐形传态后,发送者开始宣布诱骗粒子的位置和测量基,签名者选择合适的测量基来测量每个诱骗粒子,然后将k/2比特的诱骗粒子的测量结果及其位置告知发送者,发送者可以评估粒子隐形传态过程中的错误率;如果错误率超过指定的阈值ε,则终止该通信,然后从头开始重复该方案,直到错误率可接受为止;否则,继续执行签名方案;

(6)剩下的k/2比特测量结果,签名者和发送者根据事先约定好的规则将测量结果用于更新密钥KAC;

(7)在丢弃诱骗粒子后,签名者对ci盲签名;签名者生成n比特的随机二进制串G={g1,g2,g3...gn},然后根据gi操作未知粒子ci来完成签名,若gi为0,对ci执行Pauli操作I=|0><

0|+|1><1|,否则执行Pauli操作σx=|0><1|+|1><0|;记录完成Pauli操作后未知的量子串为Mc;σx在两个测量基中翻转状态,即,σx|0>=|1>,σx|1>=|0>;

σx|+>=|->,σx|->=|+>。

7.如权利要求5所述的基于量子行走的无纠缠的量子盲签名方法,其特征在于,第三步完成后还需进行安全性验证。

8.一种实施权利要求1所述基于量子行走的无纠缠的量子盲签名方法的基于量子行走的无纠缠的量子盲签名系统。

9.一种实施权利要求1所述基于量子行走的无纠缠的量子盲签名方法的基于量子行走的无纠缠的量子盲签名终端。

10.一种计算机可读存储介质,包括指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行如权利要求1-7任意一项所述的基于量子行走的无纠缠的量子盲签名方法。