[发明专利]一种基于中国剩余定理的移动式量子投票方法

说明书

本发明公开了一种基于中国剩余定理的移动式量子投票方法，其特征是：存在一个监督员、一个计票员和若干个投票者。监督员制备量子态，并将量子态一分为二，将其中一部分量子比特发送给投票者作为量子选票，将另一部分量子比特发送给计票员作为验票凭证；每个投票者都对同一个量子选票进行投票操作，待全部投票操作完成后发送给计票员计票并验证，最终得到所有投票者的投票结果。本发明的目的在于解决现有移动式投票无法抵抗不诚实投票者的二次投票攻击，以及现有分配式投票耗费量子资源过大等问题，并提高了投票操作的安全性。

技术领域

本发明涉及量子移动式投票及量子求和的领域，具体地说是一种为了防止二次投票并且节约量子资源而利用量子求和思想的移动式投票方法。

背景技术

当今社会，投票作为选举的工具应用十分广泛，从班级选举班委到国家选举领导干部等诸多事务，都是采取投票的方法来做出决定。基于现有的技术条件，电子投票技术已应用于现实社会中。在过去的20年里，学者们提出了很多电子投票协议和投票方案，其中大多数方案基于盲签名和组签名技术。而这些技术都是属于经典密码术，其安全性都是建立在破译密钥的计算复杂度上，不满足无条件安全性，而且也无法抵抗未来量子计算机的攻击。

基于电子投票的不足，早期研究者提出了量子投票，将量子密码术的知识运用到投票方案中，量子密码是传统密码学和量子力学相结合的产物，其安全性是由量子不可克隆定理和海森堡测不准原理来保证的，克服了电子投票中无条件安全性的问题。

Vaccaro于2001年首次提出量子投票的概念，随后Hillery在2006年提出了两种投票模式，分别为移动式投票和分布式投票，用以弥补经典方案在安全性上的不足。自2007年Vaccaro等人首次将量子态相位移的方法用到了投票方案中以来，不过无法防止投票者二次投票攻击。2010年Xu等人在Vaccaro的基础上进行了效率和安全性的改进。不过这些投票方案都是建立在相位移操作的基础上的，其投票功能比较单一，而且计票方只能知道最后的投票结果，且参与方都无法进行验证操作，并不能满足当今社会的需求。2012年Jiang等人提出了连续变量的量子投票协议，这两种方案都是利用其它方法来进行投票操作，不过过程相对复杂，并不合适大规模投票操作。2016年Cao等人提出了一种使用量子代理签名的投票方案，在这种方案中，投票者可以对自己的投票内容转换为量子信息，扩大了投票的功能，不过资源耗费过大，无法在实践中广泛应用。

综上所述，现有量子投票阶段还存在以下问题：

(1)现有移动式量子投票方案不能防止恶意投票者的二次投票攻击。

(2)现有分配式量子投票方案的量子资源耗费过大，导致量子开销很大。

(3)现有分配式量子投票中投票操作相对复杂，导致量子通信复杂度过高。

因此基于现有量子信息处理技术，已有的方案或协议很难实现。

发明内容

本发明的目的在于解决现有移动式投票协议中，不能抵抗恶意投票者的二次投票攻击，以及现有分配式量子投票方案的量子资源耗费过大，相应的量子通信复杂度过高等问题，基于量子求和的思想，提出一种基于量子求和的移动式投票方法，以期能够抵抗恶意投票者二次投票攻击，从而提高投票操作的安全性，同时降低量子资源的耗费和通信复杂度。

本发明为解决技术问题所采用如下的技术方案是：

本发明一种基于中国剩余定理的移动式量子投票方法，是应用于由一个监督员为Charlie、一个计票员为Bob，以及n个投票者P₁,P₂,...,P_i,...,P_n构成的投票环境中，其中，P_i表示第i个投票者；i＝1,2,…,n；其特点是所述移动式量子投票方法是按照如下步骤进行：

步骤1：生成系统参数：