基于非最大纠缠GHZ态的移动式量子匿名投票方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于非最大纠缠GHZ态的移动式量子匿名投票方法，包括由服务中心制备量子态，将量子态构成第一初始粒子序列并将其分发给若干投票人，安全检测通过后，由每个投票人对第一初始粒子序列进行测量得到匿名身份编号，由服务中心制备3粒子GHZ态构成有序的第二初始粒子序列，其中两个随机插入诱骗粒子得到第一诱骗粒子序列，将其发送至投票人和计票人；由投票人完成对期望的候选人的有序投票，由最后一个投票人将完成投票后得到的第二诱骗粒子序列发送给计票人；由计票人计算得到每个投票人的得票情况；由投票方配合服务中心验证该次投票是否有效。本发明专利技术可满足量子投票过程中的可验证性，匿名性以及不可重复性等要求。求。求。

【技术实现步骤摘要】
基于非最大纠缠GHZ态的移动式量子匿名投票方法及系统


[0001]本专利技术涉及量子通信安全
，尤其涉及一种基于非最大纠缠GHZ态的移动式量子匿名投票方法及系统。

技术介绍

[0002]投票作为选举的重要手段，随着技术的不断发展，投票的方式也不断发生着改变。从最初的纸质投票到现在流行的电子投票，投票的效率不断得到提升。同时，投票过程中安全性也越来越受到人们的重视，保证投票的匿名性，可验证性，不可重复性等安全性显得尤为重要。现在大多数电子投票的加密方式依赖于求解数学问题的计算复杂程度。但是由于量子计算的出现，对传统电子投票的保密通信带来了严峻挑战。
[0003]随着对量子技术研究的不断深入，各种量子投票协议被提出。2005年，Christand和Wehner提出了一个利用共享量子态和经典广播信道实现信息匿名传输的协议，这也是量子匿名投票第一次被提出。2006，Hillery等人提出了两种主要的量子投票模型，包括移动式量子匿名投票模型和分配式量子匿名投票模型。其中，基于移动式模型的量子匿名投票算法在近年来得到了不断的发展与完善。在2007年，Vanccaro等人提出了一种经典的移动式量子投票方案，同时提出了量子投票协议应该满足的一般规则。在2008年，Zeng等人基于纠缠态提出了移动式和分配式的两种体系下的新的投票方案。2011年，Bonanome等人进一步完善了保护投票隐私的原始提案，并分析了在某些类型的攻击下的安全性。2021年，Shi等人提出了一种基于中国剩余定理的量子投票协议，该投票是基于移动式投票模型。但在该投票协议中，安全管理中心发送给每个投票人的唯一标识信息是通过经典信道发送的，该经典信息的传递过程中存在不安全的可能。目前的量子投票协议基本都是在最大纠缠信道的场景下进行的，不具有一般性。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术存在的问题，提出一种基于非最大纠缠GHZ态的移动式量子匿名投票方法及系统，其可满足量子投票过程中的可验证性，匿名性以及不可重复性等要求。且本专利技术将非最纠缠GHZ态用作量子信道，环境中的噪声对该投票方案的不良影响较小，更使用一般的真实环境。
[0005]为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种基于非最大纠缠GHZ态的移动式量子匿名投票方法，执行该方法步骤的主体包括若干投票人、计票人和服务中心，该方法包括如下步骤：
[0006]由所述服务中心制备量子态，将所述量子态构成有序的第一初始粒子序列，并将所述第一初始粒子序列分发给若干投票人，每个投票人在接收到所述服务中心发送的第一初始粒子序列后，配合所述服务中心对接收到的第一初始粒子序列进行安全检测；
[0007]在安全检测通过后，由每个投票人对持有的第一初始粒子序列进行测量得到匿名身份编号，同时由所述服务中心制备3粒子GHZ态，将所述3粒子GHZ态构成有序的第二初始
粒子序列，其中两个第二初始粒子序列由所述服务中心在其中随机插入诱骗粒子得到第一诱骗粒子序列，并将两个第一诱骗粒子序列分别发送至投票人和计票人；
[0008]由所有投票人完成对期望的候选人的有序投票，并且由最后一个投票人将完成投票后得到的插入诱骗粒子的第二诱骗粒子序列发送给所述计票人；
[0009]由计票人在对所述第二诱骗粒子序列完成窃听检测后得到第三粒子序列，并对第三粒子序列和第一诱骗粒子序列进行测量操作，分别得到第一测量结果和第二测量结果，基于第一测量结果和第二测量结果反推得到由每个量子态位置处所执行酉操作U
r
中数值r构成的数组R，将第一测量结果和数组R通过信道公布在投票公告栏上，并由计票人计算得到每个投票人的得票情况；
[0010]由每个投票方配合所述服务中心验证该次投票是否有效。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，由所述服务中心制备量子态，将所述量子态构成有序的第一初始粒子序列，包括：
[0012]由所述服务中心制备1+δ个N维N粒子的量子态|φ
n
>，其中δ表示有δ个|φ
n
>量子态用于安全检测，将每个|φ
n
>的第0，第1，
…
，第i，
…
，第N
‑
1个粒子分别构成有序的第一初始粒子序列。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，每个投票人在接收到所述服务中心发送的第一初始粒子序列后，配合所述服务中心对接收到的第一初始粒子序列进行安全检测，包括：
[0014]投票人从第一初始粒子序列中随机选择多个粒子作为检测粒子，并记录其对应的行号，针对不同行的检测粒子，投票人对检测粒子进行测量操作，得到检测粒子的行号和测量基，将检测粒子的行号和测量基通过信道发送至服务中心，由所述服务中心向所有投票人公布检测粒子的行号和测量基，所有投票人在对应行的检测粒子上采用相同的测量基进行测量，并由所有投票人共同判断每一行得到的结果是否满足同行的所有数值属于正整数n全排列集合的一种情况且同行的所有数值加起来的和等于n(n
‑
1)/2，若判断结果为是，则执行匿名身份编号的分发操作，反之则放弃匿名身份编号的分发操作。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，由所有投票人完成对期望的候选人的有序投票，并且由最后一个投票人将完成投票后得到的插入诱骗粒子的第二诱骗粒子序列发送给所述计票人，包括：
[0016]第一个投票人在接收到第一诱骗粒子序列后，由该投票人丢弃第一诱骗粒子序列上的诱骗粒子后，得到第二粒子序列，并根据该投票人的匿名身份编号找到所述第二粒子序列在匿名身份编号位置的单粒子，并对该粒子做酉变换操作，得到新的第二粒子序列，完成对期望的候选人的投票，同时由该投票人在新的第二粒子序列中插入诱骗粒子后发送给下一投票人，依此类推，所有投票人用与第一个投票人相同的投票方式有序完成对期望的候选人的投票，并且由最后一个投票人在完成投票后得到的新的第二粒子序列中插入诱骗粒子得到第二诱骗粒子序列，并将第二诱骗粒子序列发送给所述计票人。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，投票人在投票前，由投票人配合所述服务中心对接收到的第一诱骗粒子序列进行测量检测，包括：
[0018]投票人在接收到第一诱骗粒子序列后，由服务中心通过将第一诱骗粒子序列中插入诱骗粒子的位置及对应的测量基发送给投票人，由投票人在第一诱骗粒子的位置用对应的测量基测量诱骗粒子，得到测量结果，并将所述测量结果与初始诱骗粒子的初始态进行
比较，得到测量结果的错误率，若所述测量结果的错误率小于设定的阈值，则对期望的候选人进行投票，反之则放弃此次投票进程。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，由每个投票方配合所述服务中心验证该次投票是否有效，包括：
[0020]当每个投票人接收到数组R后，投票人根据自己的匿名身份编号找到数组R在匿名身份编号位置的数值，检测该数值是否等于其期望的投票人，若检测结果为否，则投票人有异议，反之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于非最大纠缠GHZ态的移动式量子匿名投票方法，其特征在于，执行该方法步骤的主体包括若干投票人、计票人和服务中心，该方法包括如下步骤：由所述服务中心制备量子态，将所述量子态构成有序的第一初始粒子序列，并将所述第一初始粒子序列分发给若干投票人，每个投票人在接收到所述服务中心发送的第一初始粒子序列后，配合所述服务中心对接收到的第一初始粒子序列进行安全检测；在安全检测通过后，由每个投票人对持有的第一初始粒子序列进行测量得到匿名身份编号，同时由所述服务中心制备3粒子GHZ态，将所述3粒子GHZ态构成有序的第二初始粒子序列，其中两个第二初始粒子序列由所述服务中心在其中随机插入诱骗粒子得到第一诱骗粒子序列，并将两个第一诱骗粒子序列分别发送至投票人和计票人；由所有投票人完成对期望的候选人的有序投票，并且由最后一个投票人将完成投票后得到的插入诱骗粒子的第二诱骗粒子序列发送给所述计票人；由计票人在对所述第二诱骗粒子序列完成窃听检测后得到第三粒子序列，并对第三粒子序列和第一诱骗粒子序列进行测量操作，分别得到第一测量结果和第二测量结果，基于第一测量结果和第二测量结果反推得到由每个量子态位置处所执行酉操作U
r
中数值r构成的数组R，将第一测量结果和数组R通过信道公布在投票公告栏上，并由计票人计算得到每个投票人的得票情况；由每个投票方配合所述服务中心验证该次投票是否有效。2.如权利要求1所述的基于非最大纠缠GHZ态的移动式量子匿名投票方法，其特征在于，由所述服务中心制备量子态，将所述量子态构成有序的第一初始粒子序列，包括：由所述服务中心制备1+δ个N维N粒子的量子态|φ
n
>，其中δ表示有δ个|φ
n
>量子态用于安全检测，将每个|φ
n
>的第0，第1，
…
，第i，
…
，第N
‑
1个粒子分别构成有序的第一初始粒子序列。3.如权利要求1所述的基于非最大纠缠GHZ态的移动式量子匿名投票方法，其特征在于，每个投票人在接收到所述服务中心发送的第一初始粒子序列后，配合所述服务中心对接收到的第一初始粒子序列进行安全检测，包括：投票人从第一初始粒子序列中随机选择多个粒子作为检测粒子，并记录其对应的行号，针对不同行的检测粒子，投票人对检测粒子进行测量操作，得到检测粒子的行号和测量基，将检测粒子的行号和测量基通过信道发送至服务中心，由所述服务中心向所有投票人公布检测粒子的行号和测量基，其他投票人在对应行的检测粒子上采用相同的测量基进行测量，并由所有投票人共同判断每一行得到的结果是否满足同行的所有数值属于正整数n全排列集合的一种情况且同行的所有数值加起来的和等于n(n
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1)/2，若判断结果为是，则执行匿名身份编号的分发操作，反之则放弃匿名身份编号的分发操作。4.如权利要求1所述的基于非最大纠缠GHZ态的移动式量子匿名投票方法，其特征在于，由所有投票人完成对期望的候选人的有序投票，并且由最后一个投票人将完成投票后得到的插入诱骗粒子的第二诱骗粒子序列发送给所述计票人，包括：第一个投票人在接收到第一诱骗粒子序列后，由该投票人丢弃第一诱骗粒子序列上的诱骗粒子后，得到第二粒子序列，并根据该投票人的匿名身份编号找到所述第二粒子序列在匿名身份编号位置的单粒子，并对该粒子做酉变换操作，得到新的第二粒子序列，完成对期望的候选人的投票，同时由该投票人在新的第二粒子序列中插入诱骗粒子后发送给下一
投票人，依此类推，所有投票人用与第一个投票人相同的投票方式有序完成对期望的候选人的投票，并且由最后一个投票人在完成投票后得到的新的第二粒子序列中插入诱骗粒子得到第二诱骗粒子序列，并将第二诱骗粒子序列发送给所述计票人。5.如权利要求4所述的基于非最大纠缠GHZ态的移动式量子匿名投票方法，其特征在于，投票人在投票前，由投票人配合所述服务中心对接收到的第一诱骗粒子序...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文浩，苗天宇，姜敏，陈虹，孙兵，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：