[发明专利]基于量子游走隐形传输的仲裁量子签名方法

摘要

本发明公开了一种基于量子游走隐形传输的仲裁量子签名方法，用于制备密钥和设置系统的初始化阶段，用于构造传输消息签名的签名阶段和用于验证签名有效性、消息来源的真实性和消息完整性的验证阶段。本发明方法采用基于量子游走的隐形传态传输d维量子态，用于隐形传输的纠缠源不需要提前制备，节约了专门制备纠缠态的开销；而且采用d个元素的两个投影测量，效率更高；同时，随机参数的引入阻止了验证者在接受签名的信息之前获取传输信息的内容并抵赖签名者的签名；此外，应用公共板来公布随机参数，在完成验证后验证者可以获取签名的信息内容；最后本发明方法具有节约资源、测量效率高、实验室易实现和签名安全性高的特点。

主权项

1.一种基于量子游走隐形传输的仲裁量子签名方法，包括如下步骤：S1.签名者A和仲裁者C制备第一密钥Ka，同时验证者B和仲裁者C制备第二密钥Kb；S2.通信发起时，签名者A生成随机数r，并用生成的随机数r将签名者A自身的量子序列|ψ>的三个副本转换为三个秘密的量子序列|ψ'>；所述的序列|ψ>为签名者A生成的包含n个d维量子态构成的量子序列；S3.签名者A利用第一密钥Ka加密|ψ'>的第一个副本，得到第一签名量子态|Sa>；S4.签名者A将|ψ'>的第二个副本中的每一个d维量子态编码在自身的粒子A2，并假设A的另一个粒子A1的初始态为|0>，B的粒子的初始态也为|0>；A的两个粒子和B的一个粒子组成初始系统态；然后应用两步量子游走W₁和W₂，从而得到两个演化态和S5.签名者A使用测量基|Ma>对自身的粒子进行测量，从而得到签名者自身的粒子与验证者粒子之间的量子变化态；S6.签名者A构造量子态|S>＝(|ψ'>,|Sa>,|Ma>)，并将该量子态与|ψ'>的第三个副本一同发送给验证者B；S7.验证者B使用第二密钥Kb对接收的第一签名量子态|Sa>和|ψ'>的第三个副本进行加密得到第一加密量子状态|Yb>，并将第一加密量子状态|Yb>发送给仲裁者C；S8.仲裁者C使用第二密钥Kb解密接收的第一加密量子状态|Yb>，从而得到第一签名量子态|Sa>和|ψ'>的第三个副本；然后，仲裁者使用第一密钥Ka加密|ψ'>的第三个副本得到第二签名量子态|St>；然后根据第一签名量子态|Sa>，|ψ'>的第三个副本和第一密钥Ka，仲裁者C构造验证参数λ；S9.仲裁者C从签名量子态|St>或|Sa>中恢复得到|ψ'>的第三个副本，再通过第二密钥Kb加密|ψ'>的第三个副本、第一签名量子态|Sa>和验证参数λ，得到第二加密量子状态|Ycb>，并将第二加密量子状态发送给验证者B；S10.验证者B使用第二密钥Kb解密接收的第二加密量子状态|Ycb>，得到|ψ'>的第三个副本、第一签名量子态|Sa>和验证参数λ，并根据验证参数λ的值进行判断；S11.根据步骤S10对验证参数λ的判断结果，并基于测量基|Ma>，验证者B对自身的粒子执行对应的局域幺正操作恢复量子态|ψout'>，并将恢复的量子态|ψout'>与接收的|ψ'>的第三个副本进行比较；S12.根据步骤S11的比较结果，验证者B要求签名者A公布随机数r；S13.验证者B根据公开的随机数r解密|ψ'>的第三个副本得到原始的量子序列|ψ>，并确认(|Sa>,r)为签名者A对量子信息序列|ψ>的完整的量子签名，完成签名过程。