[发明专利]一种基于单光子的量子一票否决保密投票方法

权利要求书

1.一种基于单光子的量子一票否决保密投票方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、资格申请：

任一投票用户Alice_i向投票管理机构Bob发起投票用户身份认证申请，通过用户终端向投票管理机构Bob发送身份信息；投票管理机构Bob利用身份认证模块验证投票用户Alice_i的身份合法性，输出验证结果；若该投票用户Alice_i身份合法，且为第一次申请投票，则投票管理机构Bob与其建立经典量子融合认证信道，并通过机构终端通知该投票用户Alice_i具备投票资格；否则，该投票用户Alice_i不参与投票；

步骤2、身份密钥共享：

对于每一个具备投票资格的投票用户Alice_i，投票管理机构Bob与投票用户Alice_i分别启动QKD装置一和QKD装置二，通过经典量子融合认证信道共享两个长度为m的共享密钥其中所述投票管理机构Bob将共享密钥k_i,1,k_i,2存储于机构终端的安全存储器一中；投票用户Alice_i将共享密钥k_i,1,k_i,2存储在用户终端的安全存储器二中；

步骤3、量子态制备：

投票管理机构Bob随机生成两个长度为m的比特序列l_t,1,l_t,2，其中分别表示比特序列l_t,1,l_t,2中的第j个比特；同时投票管理机构Bob通过单粒子源一根据比特序列l_t,1,l_t,2中的控制信息制备投票量子态序列其中“S_t,1”中第一个下标“t”表示来自于投票管理机构Bob，第二个下标“1”表示该序列为投票量子态序列；

之后投票管理机构Bob通过单粒子源一制备出δ个检测粒子，组成检测粒子序列其中每个粒子随机处于{|0,|1,|+,|-}中的一种状态；δ是取决于实际应用环境的安全参数；投票管理机构Bob将检测粒子随机插入到S_t,1序列中组成新的S_t，2序列，S_t，2的长度为m+δ；同样的，“S_t,2”第一个下标“t”代表来自投票管理机构Bob，第二个下标“2”表示该序列为投票量子态与检测粒子的混合序列；此外，投票管理机构Bob还记录检测粒子的插入位置、检测粒子制备时所处的正交基{|0，|1}或{|+,|-}以及初始状态，并将这些信息存储于机构终端中的安全存储器一中；

步骤4、经典量子融合认证信道安全检测：

投票管理机构Bob通过经典量子融合认证信道将S_t，2序列发送给第一位投票用户Alice₁；确保Alice₁接收到完整的S_t，2序列后，投票管理机构Bob公布S_t，2序列中检测粒子的插入位置，以及检测粒子制备时所处的正交基{|0，|1}或{|+,|-}；Alice₁根据投票管理机构Bob的公布信息挑选出检测粒子，分别在对应的正交基下使用量子测量装置二进行测量并得到测量结果；其后，Alice₁和投票管理机构Bob分别公布测量结果和检测粒子的初始状态；若双方公布信息一致，认为投票管理机构Bob到Alice₁间的经典量子融合认证信道是安全的，若双方公布信息不一致，则投票过程结束；

步骤5、若经典量子融合认证信道是安全的，则进行投票；

步骤6、计算选票：

投票管理机构Bob确认接收到完整的投票量子态序列，通过量子计票模块计算选票；对于每个投票量子态投票管理机构Bob分别在其对应的正交基下使用量子测量装置一进行测量，得到测量结果r_j；投票管理机构Bob将r_j与进行比对，对于每个测量结果r_j，如果比对结果不一致，投票管理机构Bob进行计票结果广播时，声明该提案未通过；反之，投票管理机构Bob进行计票结果广播时，声明该提案通过；

步骤7、否决票验证：

每当提案通过时，如果此提案存在投了反对票的投票用户，任一投反对票的投票用户均能够使用匿名通信技术在经典量子融合认证信道中广播终止信号“1”，一旦出现该终止信号，则该通过的提案失效。