[发明专利]一种基于量子隐形传态的量子投票系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于量子隐形传态的量子投票系统及方法，包括投票人Alice、投票管理机构CA、监督人Charlie和计票人Bob和四个OADM，其中：所述投票人Alice包括第一量子密钥服务器、投票终端和第一量子态测量装置；所述投票管理机构CA包括第二量子密钥服务器、认证终端、纠缠源和第一Bell态测量装置；所述监督人Charlie包括第三量子密钥服务器、显示终端和第二Bell态测量装置；所述计票人Bob包括第四量子密钥服务器、计算机终端、幺正变换装置和第二量子态测量装置。本发明通过纠缠粒子的相干性、QKD协议、一次一密加密算法和量子信道窃听检测来保证整个投票过程的安全性，另外本发明通过同一根光纤中的不同波长传输经典和量子信息，可大大减少应用的成本，提高实用性。

技术领域

本发明涉及一种量子投票方案，具体涉及一种基于量子隐形传态的量子投票系统及方法。

背景技术

当前，世界各国信息化快速发展，信息技术对政治、经济、社会和文化的影响更为深刻。第一个密码学意义上的电子选举协议是由Chaum提出的，该协议是基于Mix-net，通过公钥密码体制加密信息，该方案加密消息的长度和用户计算量同Mix net server的个数成正比，不适合大群体的选举，并且该协议不能保证投票人的身份不被追踪。之后，Chaum又提出了一种无条件匿名的选举协议，协议主要思想是“Dinning Cryptographers Problem”。在这个协议中，选民的身份是完全保密的，但是不能防止重复投票。

随着攻击者计算能力的不断提高，这些算法或协议将逐渐变得不安全。幸运的是，量子密码学因其能弥补这一缺陷而开始被关注，因为量子密码技术的安全性是基于量子态的物理特性而不是计算复杂性，例如量子密钥分配协议BB84和B92协议被严格证明是无条件安全的。上世纪90年代以来，科学家致力于量子密码的研究，他们力图将量子密码应用于量子计算机和量子保密方案。

2005年，Vaccaro等人提出的量子选举方案中，每个选民通过对代表选票的量子态进行不同的局域操作来表示自己的选票内容，最终所有选民的选择被编码成为同一个纠缠态的相位信息，计票人根据测量结果统计选举结果，该协议可以保证选举的匿名性，但该方案读取选举结果需要进行一次复杂的测量过程。2006年，Dolev等人提出了一种不需要进行复杂的量子测量的选举协议。在他们的方案中，选举结果可以直接由基态读取，而不需要进行复杂测量。这个协议是基于傅立叶变换，一旦傅立叶变换能够有效实施，这个协议就可以顺利实现，但该协议发现不了选民的重复投票问题，一旦某些选民有重复投票等作弊行为，可能会破坏选举。2008年，Okamoto提出了一种不使用量子纠缠的量子选举协议，该协议包含了多个候选人。对每个选民，选举管理系统制备一个未知量子态作为其空白选票。选民对选票加一个随机因子，然后根据自已所选的候选人生成自己的选票。该协议需要在一个半诚实的模式下进行，且提出了一种分布式协议来防止选举管理员伪造选票，但只公布一个最后的选举结果，不具有可验证性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于量子隐形传态的量子投票系统及方法。本发明利用制备相对容易的EPR纠缠对及四粒子纠缠Bell态作为量子信道，在监督人Charlie的监督下，投票人Alice将投票信息盲化，再由投票管理机构CA盲签名后通过量子纠缠信道将信息传到计票人Bob手中。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案实现如下：一种基于量子隐形传态的量子投票系统，包括投票人Alice、投票管理机构CA、监督人Charlie、计票人Bob和4个OADM；其中：

所述投票人Alice包括第一量子密钥服务器、投票终端和第一量子态测量装置，所述第一量子密钥服务器以及第一量子态测量装置的输出端分别与所述投票终端的输入端连接；

所述投票管理机构CA包括第二量子密钥服务器、认证终端、纠缠源和第一Bell态测量装置，所述第二量子密钥服务器以及第一Bell态测量装置的输出端分别与所述认证终端的输入端连接；