[发明专利]一种多选量子匿名投票方法及装置

说明书

本发明涉及量子保密通信技术领域，尤其是一种多选量子匿名投票方法及装置。在集体退相位噪声环境下，由双量子比特构成的逻辑量子比特将获得全局相位，可免噪声对量子态的影响。针对集体退相位噪声，制备包含M个逻辑Bell态的Bell态序列，将M个量子比特留在本地，M个逻辑量子比特通过量子信道传输至投票人，可免疫集体退相位噪声，获得共享密钥；以逻辑量子比特构成叠加态的多粒子GHZ态作为量子资源，将Psubgt;0/subgt;，Psubgt;1/subgt;,…,Psubgt;n/subgt;粒子分别构成粒子序列Ssubgt;0/subgt;,Ssubgt;1/subgt;,Ssubgt;2/subgt;…Ssubgt;n/subgt;，其中粒子序列Ssubgt;0/subgt;留在本地，其余粒子序列通过量子信道分别发送给投票人进行投票操作，免疫集体噪声。

技术领域

本发明涉及量子保密通信技术领域，尤其是指一种多选量子匿名投票方法及装置。

背景技术

现有的技术中，电子投票作为投票的重要方式，在现代生活中受到用户的广泛选择，然而电子投票的安全性一般基于经典密码学。随着量子计算和量子通信的发展，这些基于经典密码学的投票协议受到越来越大的威胁。为了抵御量子计算带来的攻击，有必要提出新的安全的投票协议。基于量子力学和量子密码学，众多研究人员提出了各种量子匿名投票协议。在2006年，Hillery提出了移动式量子投票和分配式量子投票方案。在2007年，Vaccaro等人为量子投票提出了基本的准则要求。随后，越来越多的量子投票方案被提出。在2016年，Wang等人提出了一种基于特殊多粒子纠缠量子态的自计数量子匿名投票方案。在2020年，Li等人提出了一种基于8量子比特团簇态的量子投票协议。在2021年，Liu等人提出了一种基于高维单粒子的量子匿名投票协议。然而，以上所提出的量子投票方案是大多基于理想量子信道信而设计。在真实环境中，粒子在量子信道中传输难免会受到噪声影响。粒子在量子信道中传输所发生的错误将使得通信双方很难区分错误的来源是噪声还是窃听者。而集体噪声是量子信道中最常见噪声的一种，因此如何提供一种可抗集体噪声的量子匿名投票协议是目前待解决的问题。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中未考虑量子信道噪声影响，导致窃听检测不够精确的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多选量子匿名投票方法，包括：

制备n份包含M个逻辑Bell态的Bell态序列，其中，n为投票人数量，M为投票候选项数量，根据第i份Bell态序列构建第i个量子比特序列和第i个逻辑量子比特序列，将其中的第i个量子比特序列的测量结果存储至投票服务中心本地，将其中的第i个逻辑量子比特序列发送至第i个投票人V_i(i＝0,1,2,3,…,n-1)，在通过窃听检测后，将第i个逻辑量子比特序列的测量结果存储至第i个投票人V_i(i＝0,1,2,3,…,n-1)，由此得到第i个投票人和投票服务中心间的共享密钥其中，

当投票服务中心接收到第i个投票人发送的投票申请和身份信息后，若所述身份信息合法且是第一次申请投票，则为所述第i个投票人随机生成一段身份编号，并将所述身份编号通过所述共享密钥加密后发送给所述第i个投票人，完成登记；

制备M份n+1逻辑量子比特的逻辑GHZ态，将所有逻辑GHZ态中的第i个粒子构建为第i个粒子序列，所述粒子为逻辑量子比特，将第i+1个粒子序列发送至第i个投票人，并进行窃听检测；

在通过窃听检测后，投票人V_i进行投票，当时，若对第j个候选项为支持，则将第i+1个粒子序列中第j个粒子执行I操作，反之进行SWAP操作，当时，若对第j个候选项为支持，则将第i+1个粒子序列中第j个粒子执行SWAP操作，反之进行I操作，得到第i个投票量子比特序列，即为投票人V_i最终的投票结果。

优选地，所述窃听检测的具体方法为：

将要发送的序列中插入诱骗量子比特后进行发送；