[发明专利]一种基于六粒子隐形传态的量子仲裁签名方法及系统

权利要求书

1.一种基于六粒子隐形传态的量子仲裁签名方法，其特征在于，所述基于六粒子隐形传态的量子仲裁签名方法包括以下步骤：

步骤一，初始化阶段：仲裁方制备n对六粒子簇态，仲裁方与量子签名方和量子签名验证方分别共享密钥K_ac和K_bc，量子签名方或量子签名验证方向仲裁方发起通信请求；

步骤二，签名阶段：根据消息M，量子签名方制备三份|ψ_AB并选择一随机数r₁使用一次一密的密码本加密三份量子态，然后使用K_ac加密|ψ’₁；

步骤三，验证签名：量子签名验证方使用K_bc加密|S_a和|ψ’₁并将加密结果发

送给仲裁方，仲裁方解密后使用K_ac加密|ψ’₁；仲裁方对自己的粒子S₃₅执行2粒子投影测量，并将加密结果发送给量子签名验证方；量子签名验证方接收完成后进行解密，并根据r₂对M_a进行解密得到R_a，使用r₁进行解密得到|ψ_AB，接受(|S_a,r₁)作为|ψ_AB的签名；

步骤一中，所述初始化阶段具体包括：

(1)仲裁方制备n对六粒子簇态如下：

每对粒子按下标组成序列为：

仲裁方抽取1,6粒子组成新序列S₁₆：{P₁(1)P₁(6),P₂(1)P₂(6),...,P_N(1)P_N(6)}；剩余的3,5粒子和2,4粒子按相同的规则组成序列S₃₅和S₂₄；

(2)仲裁方与量子签名方和量子签名验证方分别共享密钥K_ac和K_bc：

K_ac＝{K¹_ac,K²_ac,...,K²ⁿ_ac},K_bc＝{K¹_bc,K²_bc,...,K²ⁿ_bc}；

所述密钥的长度与待签名的消息长度相关；

(3)量子签名方或量子签名验证方向仲裁方发起通信请求；

步骤二中，所述签名阶段具体包括：

(1)根据消息M，量子签名方制备三份|ψ_AB：

|ψ_AB＝(α|00+β|10+γ|01+η|11)_AB；

其中，第一份量子态用于产生量子签名，第二份经过quantum teleportation进行传输验证，第三份发给量子签名验证方用于验证比对和安全性检测；

(2)量子签名方选择一随机数r₁，使用一次一密的密码本加密三份量子态：

(3)量子签名方使用K_ac加密|ψ’₁：并使用如下方式将|ψ'₂传输给量子签名验证方：

量子签名方对(A，1)和(B，6)粒子执行BSMs测量，结果记为R_a；

量子签名方选择随机数r₂加密R_a得到：

量子签名方得到序列|S：|S＝{|S_a,|ψ'₁,M_a,|ψ'₃}并发送给量子签名验证方；

步骤三中，所述验证签名具体包括：

(1)量子签名验证方使用K_bc加密|S_a和|ψ〉′₁，得到：并将加密结果发送给仲裁方；

(2)仲裁方解密后，使用K_ac加密|ψ′₁得到：仲裁方比对|S_t和|S_a的值，得到参数λ：

(3)仲裁方对自己的粒子S₃₅执行2粒子投影测量，测量结果记为R_c；仲裁方解密|S_t得到|ψ’₁，并且使用K_bc加密得到：并将加密结果发回给量子签名验证方；

(4)量子签名验证方接收完成后对加密结果进行解密，λ＝0，量子签名验证方将拒绝签名，反之，λ＝1，量子签名验证方将通知量子签名方通过公共信道公布r₂，量子签名验证方只能确认量子签名方制备的|S_a是正确的，对签名信息的判断仍然进一步验证；

(5)量子签名验证方根据r₂对M_a进行解密得到R_a；接着量子签名验证方根据R_a和R_c，对自己手中的S₂₄序列执行对应的U操作，恢复出|ψ’_2(out)；|ψ’_2(out)≠|ψ’₃，量子签名验证方拒绝签名；|ψ’_2(out)＝|ψ’₃，量子签名验证方通知量子签名方公布随机数r₁；

(6)量子签名验证方使用r₁对|ψ’_2(out)或者|ψ’₃进行解密，得到|ψ_AB，并且接受(|S_a,r₁)作为|ψ_AB的签名。