[发明专利]一种基于单粒子的量子保密投票方法

说明书

本发明涉及一种基于单粒子的量子保密投票方法，应用于由投票机构、计票者、投票者和OADM构成的投票环境中；每个OADM之间通过光纤连接成一个环状的经典量子信息融合信道；投票机构、计票者和投票者均和一个OADM相连并通过OADM连接到经典量子信息融合信道上成为一个节点，以进行任意节点之间的信息传递；投票机构和计票者被假设为半诚实，投票者没有被限制为半诚实，在投票过程中，投票机构和计票者均会检查投票者的身份，为合格的投票者分发身份凭证和量子资源；投票机构和计票者分别会与投票者进行信任检测，双方相互核验彼此的身份；投票者进行投票并将选票序列发送给计票者；投票者完成投票后，计票者统计选票并公布投票结果。

技术领域

本发明属于量子通信和信息安全技术领域，具体涉及一种在量子网络中基于 单粒子的量子保密投票方法。

背景技术

在各种投票活动中，人们最关注的就是投票的隐私问题，他们希 望其他任何人都无法得知他们的投票情况。因此，如何实现投票过程 的保密性引起了密码学界许多学者的关注。经过不断的研究发展，投 票已经成为经典密码学最突出的应用之一，许多电子投票方案被提出。 依据所使用的技术，这些电子投票方案主要分为以下几类：基于同态 加密的方案，基于混合网络的方案和基于盲签名的方案等。根据这些 方案中所描述的性质并且结合实际生活应用的需求，保密投票方案需 满足的性质如下：

(1)保密性：除投票者本人外，任何参与者无法得知投票者的选票内容。 也可以理解为隐藏了投票者与选票之间的对应关系，从而达到保护投票者隐私的 目的。

(2)合法性：只有合法的投票者才能进行投票。当投票过程中有其他参与 者，如监督机构EA，计票者T等，也需要保证他们身份的合法性或可信性。

(3)不可重用性：每个投票者只能进行一次投票，其多余的选票将不被其 他参与者认可。

(4)可验证性：投票者在完成投票后，可以验证自己的选票是否被正确的 统计。

(5)公平性：每个投票者都根据本人的意愿进行投票，其意愿在投票过程 中不会受到其他参与者投票的影响。

这些电子投票方案的安全性大都建立在经典密码体制中的数学问题的复杂 度上，使得对手在有限时间内无法破译密钥。随着量子算法的提出以及量子计算 机的快速发展，这些电子投票方案在理论上可以被轻易破解，无法抵御量子计算 机的攻击。

Bennett和Brassard在1984年提出的第一个量子密码协议(BB84 QKD)被 证实可以提供无条件的安全。这引导研究者探索从量子的角度来完成各种安全任 务，如量子秘密共享，量子签名等。对于保密投票方案，研究者尝试从将安全性 建立于量子力学原理的量子密码学领域提出解决办法，从而形成了新的研究方向 ——量子保密投票。借助量子态的不可克隆性，测不准性等独特物理性质，量子 保密投票可以实现对窃听的检测，抵御量子计算机的攻击，以及实现无条件安全。