[发明专利]一种基于簇态的量子代理盲签名方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于簇态的量子代理盲签名方法及系统采用了簇态作为量子盲签名的载体，采用GHZ态仅作为密钥分发使用，方法中包括5个通信方，分别是持有待签名信息的消息所有者Alice、无法正常签名的初始签名方Bob、代理签名方Bob1、代理签名方Bob2以及可信接收者Charlie，Bob可授权代理签名人群组，在Bob缺席期间代表他执行签名，只有当两位代理签名人Bob1和Bob2合作时，才能代表Bob生成签名，Charlie是一个授权可信的接收者，他接收Alice的文件并验证文件上的签名是否由两个代理签名者合作完成；本发明提供的一种基于簇态的量子代理盲签名方法利用了簇态在保持GHZ态和W态的特性的基础上，具有更大的纠缠持续性，安全性更高。

主权项

1.一种基于簇态的量子代理盲签名方法，所述的方法中包括5个通信方，分别是存储有待签名信息的消息所有者Alice、无法正常签名的初始签名方Bob、代理签名方Bob1、代理签名方Bob2以及可信接收者Charlie，其特征在于，所述的方法按照以下步骤执行：步骤1、通信方获得密钥：初始签名方Bob通过四粒子GHZ态序列将密钥分发给消息所有者Alice和初始签名方Bob，消息所有者Alice获得密钥k_A，初始签名方Bob获得密钥k_B；代理签名方Bob1以及代理签名方Bob2通过量子密钥分发协议获得密钥步骤2、可信接收者Charlie生成四粒子簇态序列后，消息所有者Alice利用四粒子簇态序列对待签名信息盲化后加密：步骤2.1、可信接收者Charlie准备一串二进制随机数序列R_C，可信接收者Charlie根据所述的一串二进制随机数序列R_C生成一串四粒子簇态序列后，将所述的四粒子簇态序列划分为四个簇态子序列{S'_A、S'_C、S'_B1、S'_B2}；可信接收者Charlie将簇态子序列S'_A发送给消息所有者Alice；可信接收者Charlie将簇态子序列S'_C保留；步骤2.2、消息所有者Alice对获得的簇态子序列S'_A进行测量，获得簇态子序列S'_A的测量结果|M>，根据测量结果|M>以及待签名信息进行盲目信息转换，消息所有者Alice获得盲消息m'；步骤2.3、消息所有者Alice利用步骤1获得的密钥k_A对所述的盲消息m'加密，消息所有者Alice获得加密盲消息M'；步骤3、代理签名方授权：初始签名方Bob向代理签名方Bob1以及代理签名方Bob2授权，代理签名方Bob1获得密钥代理签名方Bob2获得密钥步骤4、可信接收者Charlie对簇态子序列更新后发送给代理签名方签名：步骤4.1、可信接收者Charlie生成二进制随机数序列以及二进制随机数序列所述随机数序列的长度、随机数序列的长度、簇态子序列S'_B1的长度以及簇态子序列S'_B2长度均相同；步骤4.2、重复本步骤根据随机数序列以及随机数序列对簇态子序列S'_B1中每个粒子以及簇态子序列S'_B2中每个粒子进行更新操作，获得新的簇态子序列S″_B1以及新的簇态子序列S″_B2，具体包括：若序列中第n个二进制数为0且序列中第n个二进制数为0，则对簇态子序列S'_B1中第n个粒子以及簇态子序列S'_B2中第n个粒子分别进行操作，其中，σ_Z＝|1><0|+|0><1|，n＝1,2,…,N，N为序列中二进制数的总个数；若序列中第n个二进制数为1且序列中第n个二进制数为0，则对簇态子序列S'_B1中第n个粒子以及簇态子序列S'_B2中第n个粒子分别进行操作，其中I＝|0><0|+|1><1|；若序列中第n个二进制数为0且序列中第n个二进制数为1，则对簇态子序列S'_B1中第n个粒子以及簇态子序列S'_B2中第n个粒子分别进行操作；若序列中第n个二进制数为0且序列中第n个二进制数为0，则对簇态子序列S'_B1中第n个粒子以及簇态子序列S'_B2中第n个粒子分别进行操作；步骤4.3、可信接收者Charlie将新的簇态子序列S″_B1发送给代理签名方Bob1；可信接收者Charlie将新的簇态子序列S″_B2发送给代理签名方Bob2；步骤5、代理签名方签名：代理签名方Bob1利用步骤1中获得的密钥对步骤4.3获得的新的簇态子序列S″_B1进行测量后，再利用步骤3获得的密钥对测量结果加密，获得代理签名方Bob1的签名信息代理签名方Bob2利用步骤1中获得的密钥对步骤4.3获得的新的簇态子序列S″_B2进行测量后，再利用步骤3获得的密钥对测量结果加密，获得代理签名方Bob1的签名信息步骤6、可信接收者Charlie验证签名是否成功：步骤6.1、初始签名方Bob将密钥k_B发送给可信接收者Charlie；消息所有者Alice将加密盲消息M'以及密钥k_A发送给可信接收者Charlie；代理签名方Bob1将签名信息发送给可信接收者Charlie；代理签名方Bob2将签名信息发送给可信接收者Charlie；步骤6.2、可信接收者Charlie判断密钥k_A、密钥k_B、密钥以及密钥是否满足若满足，则执行步骤6.3，否则当前通信不安全，签名失败，结束；步骤6.3、可信接收者Charlie利用密钥k_A解密加密盲消息M'后测量，获得测量结果|M>；可信接收者Charlie利用密钥解密签名信息后测量，获得测量结果|B₁>；可信接收者Charlie利用密钥解密签名信息后测量，获得测量结果|B₂>；可信接收者Charlie对步骤2.1获得的簇态子序列S'_C进行测量，获得测量结果|C>；步骤6.4、可信接收者Charlie对所述的测量结果|M>、测量结果|B₁>、测量结果|B₂>以及测量结果|C>按照以下规则进行判断：当测量结果|M>中第j位与测量结果|C>中第j位均为|0>且测量结果|B₁>中第j位与测量结果|B₂>中第j位相同时，签名成功；其中j为正整数；当测量结果|M>中第j位与测量结果|C>中第j位均为|1>且测量结果|B₁>中第j位与测量结果|B₂>中第j位均为|0>或|1>时，签名成功；当测量结果|M>中第j位与测量结果|C>中第j位均为|1>、测量结果|B₁>中第j位为|+>且测量结果|B₂>中第j位为|‑>时，签名成功；当测量结果|M>中第j位与测量结果|C>中第j位均为|1>、测量结果|B₁>中第j位为|‑>且测量结果|B₂>中第j位为|+>时，签名成功；当测量结果|M>中第j位为|1>、测量结果|C>中第j位为|0>且测量结果|B₁>中第j位与测量结果|B₂>中第j位不相同时，签名成功；当测量结果|M>中第j位为|0>、测量结果|C>中第j位为|1>且测量结果|B₁>中第j位与测量结果|B₂>中第j位均为|+>或|‑>时，签名成功；当测量结果|M>中第j位为|0>、测量结果|C>中第j位为|1>、测量结果|B₁>中第j位为|0>且测量结果|B₂>中第j位为|1>，签名成功；当测量结果|M>中第j位为|0>、测量结果|C>中第j位为|1>、测量结果|B₁>中第j位为|1>且测量结果|B₂>中第j位为|0>，签名成功；否则，签名失败，结束。