[发明专利]一种量子数字签名方法及系统

权利要求书

1.一种量子数字签名方法，其特征在于，包括：

S1、对于预签名消息m，m＝0和1，消息签名模块制备具有复制性的两个量子态序列，在量子态序列中包括多个量子比特编码态；

S2、消息签名模块将两个量子态序列分别发送给消息认证模块和消息验证模块；

S3、消息认证模块和消息验证模块选择基矢对量子态序列中的量子比特编码态进行测量；

S4、消息认证模块和消息验证模块根据量子比特编码态的测量比特与消息签名模块公布的在制备量子比特编码态时的组合信息计算量子态序列中量子比特编码态的确定性；

S5、在量子态序列选择部分测量比特作为测试比特，基于量子态序列中量子比特编码态的确定性，消息认证模块和消息验证模块分别根据测试比特与消息签名模块公布的相应位置的比特信息计算测试比特的关联性；

S6、在测试比特的关联性满足要求的情况下，消息签名模块、消息认证模块和消息验证模块保存量子态序列中剩余量子比特编码态的测量比特串并定义为基本比特串、认证比特串、验证比特串；

S7、对于签名消息m，m＝0或1，消息认证模块根据对应的认证比特串与消息签名模块的基本比特串进行比较对签名消息m进行认证；在认证通过之后，消息验证模块根据对应的验证比特串与消息签名模块的基本比特串进行比较对签名消息m进行验证。

2.根据权利要求1所述的量子数字签名方法，其特征在于，在S1中，对于预签名消息m，消息签名模块制备具有复制性的两个量子态序列，具体包括：对于量子态序列中任意一个量子比特编码态，消息签名模块从量子态组合集中任意选择一个组合并选择该组合中两个非正交量子比特编码态中的任意一个作为该量子比特编码态。

3.根据权利要求1所述的量子数字签名方法，其特征在于，在S2中，消息签名模块将两个量子态序列分别发送给消息认证模块和消息验证模块，具体包括：消息签名模块将对应预签名消息m＝0的两个量子态序列分别发送给消息认证模块和消息验证模块，消息签名模块将对应预签名消息m＝1的两个量子态序列分别发送给消息认证模块和消息验证模块。

4.根据权利要求1所述的量子数字签名方法，其特征在于，在S3中，消息认证模块和消息验证模块选择基矢对量子态序列中的量子比特编码态进行测量，具体包括：对于量子态序列中的任意一个量子比特编码态，消息认证模块和消息验证模块从测量基矢集中任意选择一个基矢对该量子比特编码态进行测量得到该量子比特编码态的测量比特。

5.根据权利要求1所述的量子数字签名方法，其特征在于，在S4中，消息认证模块和消息验证模块根据量子比特编码态的测量比特与消息签名模块公布的在制备量子比特编码态时的组合信息计算量子态序列中量子比特编码态的确定性，具体包括：对于量子态序列中的每个量子比特编码态，消息签名模块公布在制备该量子比特编码态时所选择的组合信息；对于量子态序列中的任意一个量子比特编码态，消息认证模块和消息验证模块将该量子比特编码态的测量比特与消息签名模块公布的在制备该量子比特编码态时所选择的组合中两个量子比特编码态进行比较；当该量子比特编码态的测量比特与该组合中任意一个量子比特编码态正交时定义为具有确定性结果的量子比特编码态，当该量子比特编码态的测量比特与该组合中两个量子比特编码态非正交时定义为具有非确定性结果的量子比特编码态；消息认证模块和消息验证模块的量子态序列中具有确定性结果的量子比特编码态的概率分别定义为和

6.根据权利要求1所述的量子数字签名方法，其特征在于，在S5中，在量子态序列选择部分测量比特作为测试比特，具体包括：消息验证模块从测量比特中任意选择部分量子比特编码态的测量比特作为验证测试比特并公布验证测试比特的位置，消息认证模块根据验证测试比特的位置获取自身对应位置的量子比特编码态的测量比特作为认证测试比特，消息签名模块根据测试比特的位置公布自身对应位置的比特信息。