[发明专利]基于量子图态的指纹认证方法

摘要

本发明公开了一种基于量子图态的指纹认证方法，应用于客户端系统获取指纹信息，并将完整指纹细节点信息加密成编码序列信息后发送至服务器，服务器解密并获取的指纹序列信息，通过对量子编码图态的稳定子操作来判断指纹点信息是否与存储的用户指纹信息一致，并将判断结果反馈给客户端，若是，指纹信息认证成功，若否，指纹信息认证失败等待新的指纹认证。用于指纹身份验证过程中通信双方之间验证合法身份。

主权项

1.一种基于量子图态的指纹认证方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤S1：指纹图像采集；接受用户输入的指纹图像，提取指纹上的细节点，对指纹图像进行数字化处理，将指纹细节点编码成由{0,1}组成的n位二进制序列；步骤S2：申请量子密钥；客户端收到指纹图像后立即向服务器发送密钥申请请求，服务器利用量子信道发送加密后的量子ID密钥给发送申请请求的客户端，即服务器与客户端共享该量子ID密钥；步骤S3：加密指纹信息；客户端将用户输入的指纹信息与ID密钥绑定，生成辅助数据；步骤S4：客户端将辅助数据发送至服务器，服务器利用ID密钥解密出指纹信息；步骤S5：服务器将解密出来的指纹信息与指纹数据库中存储的用户指纹信息进行指纹匹配验证；步骤S6：判断验证是否成功，若成功则结束通讯；若验证未成功，则转入步骤S1中，客户端重新提取用户指纹图像；所述步骤S5的步骤如下：步骤1)服务器制备3粒子纠缠的量子图态图态中的3个顶点分别标记为AS,User和Data,利用公式对图态进行编码操作，其中为编码图态，的展开式为为克罗内克积，l_i2∈{0,1}，是指，当l_i2＝0时对第i和顶点进行I操作，当l_i2＝1时对第i和顶点进行Z操作，i∈{1,2,3}，I，Z分别为Pauli矩阵即将其中的顶点AS、User和Data的标签设为(0,l₁₂)(0,l₂₂)和(0,l₃₂)，其中l₁₂＝0；步骤2)设服务器解密出来的指纹信息是由n位量子态组成的序列，将其记为|S>＝{|S_j>:j∈{1,2,...,n}}，其中|S_j>∈{|0>,|1>}表示第j位量子态；步骤3)验证操作，将量子图态稳定子作用于编码图态并操作n次，第j次操作过程中，l₂₂^j＝S_j即l₂₂^j∈{0,1}，l₂₂^j为该用户在服务器中指纹数据库存储的长度为n指纹数据信息序列中的第j位，标记l₂₂的转移过程用公式表示其中l₂₂＝0时，当l₂₂＝1，为异或符号，为克罗内克积；步骤4)当任意都成立，即指纹匹配成功，服务器将指纹匹配成功信息反馈至客户端；当存在则指纹匹配失败，服务器将指纹匹配失败信息反馈至客户端，客户端提示用户重新输入指纹；所述步骤1)中，图态的制备过程步骤如下：(1)准备好由|000>组成量子比特串；(2)把每个量子比特都进行Hadamard变换，变成|+>态；(3)对于纯图态|G>的图中相邻的两顶点所对应的量子比特进行控制Z门的操作，即CZ|εε'>＝(‑1)^εε'|εε'>，其中ε,ε'∈{0,1}，为二维希尔伯特空间，