[发明专利]一种基于d维三量子纠缠态的投票表决协议方法

说明书

本发明提出一种基于d维三量子纠缠态的投票表决协议方法，属于量子计算和量子认证技术领域。本发明由投票管理中心制备d维三量子纠缠系统，将三个量子分别分发给投票群组、监票人和计票人，同时制备n个私密份额和群组认证码a₀，将私密份额发放给n个投票群组注册授权者，并从投票群组中选出t个具有投票资格的人参与投票，将群组认证码发放给监票人；投票群计算各自的私密认证码，根据自己的表决意向和私密认证码进行投票表决；投票完成后监票人利用手中群组认证码对手中量子进行酉操作，通过测量对安全性进行认证；通过认证后计票人得到投票表决结果。本发明与其它协议相比所需制备量子数更少因而提高了效率，且使用任意d维量子态加强了协议灵活性、通用性。

技术领域

本发明属于量子计算和量子认证技术领域，涉及一种基于d维三量子纠缠态的投票表决协议方法。

背景技术

在过去几十年中经典密码学和不同领域相结合运用到实际应用。而其中最出色的应用之一就是群体投票表决制度。传统投票协议安全性基于的大多是经典密码学中关于离散对数、二次剩余、大数因子分解等计算复杂度问题的。但是近年来随着量子技术的飞速发展，量子计算机的强大计算能力对这些经典协议安全性构成能巨大的挑战。而同时代背景下的量子加密技术则是基于量子物理学的基本原理，其安全性是建立在Heisenberg测不准原理及量子不可克隆定理基础上的，特别是一些量子密钥分配协议如BB84，B92协议已经被证明是无条件安全的。

量子纠缠态在量子加密研究中起到了十分重要的作用，这种纠缠态是某些量子间存在的一种相互之间的联系，且得到了量子理论的证明，量子纠缠态之间存在关系及变化被广泛应用在量子研究领域如量子签名，量子秘密共享，以及量子投票等。门限方案多被应用到群体间的秘密共享，群签名，以及群认证等领域，且(t，n)量子门限秘密共享被广泛应用到群体认证方案中，子份额作为群体的身份认证信息。

最近几年利用量子技术提出的量子投票方案研究日益增多，但是现有多数量子投票方案中监督者的作用主要是对投票信息的验证以防止中间可能存在的对投票信息的窃听和修改。但现实生活中有一类投票表决协议需要验证投票者身份。而且许多这些利用纠缠态的方案只考虑了一个或两个投票人的情况。

针对现有量子方案多是只考虑投票信息安全性，而忽略了现实生活中存在表决人身份认证的需求，以及现有基于纠缠态量子投票方案投票人，且效率低下的不足提出了本方案。

发明内容

有鉴于此，针对需要对投票人群体身份和传输安全性认证需求，提出了一种具有经典投票模型，且基于d维三量子纠缠态的量子投票表决协议方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于d维三量子纠缠态的投票表决协议方法，投票中心根据密钥k制备一组d维三量子纠缠系统态，并将三个量子|j₁,|j₂,|j₃分别发放给投票群组、监票人和计票人；所述密钥被投票中心和计票人所共享，还包括以下步骤：

S1、投票中心根据shamir(t,n)门限方案随机生成n个私密份额和群组认证码a₀，将私密份额发放给n个投票群组注册授权者，并从投票群组中选出t个具有投票资格的人参与投票；将群组认证码发放给监票人；其中，n为投票群组注册授权者的人数，t为选出来的投票参与者的人数；

S2、投票参与者收到各自的私密份额后，计算出各自的私密认证码s_l,l＝1,2,...,t，每个投票参与者根据自己的投票意向和私密认证码对手中投票量子进行相应酉操作，从而进行投票表决，全部投票结束后将投票量子发送给监票人；

S3、监票人根据群组认证码和接收到的投票量子对自己手中的监票量子进行酉变化，通过测量监票量子，对投票表决的安全性以及投票参与者的身份进行验证，若验证通过则通知计票人开始计票，进入步骤S4；