基于轨道角动量的量子数字签名系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于轨道角动量的量子数字签名系统及方法，所述方法包括以下步骤：步骤S1，发送方生成两部分加载有轨道角动量的信号光，分别发送至两个接收方；步骤S2，两个接收方均生成加载有轨道角动量的信号光，并将其与接收的信号光进行干涉检测，基于检测结果与发送方对基，获得各自的初始量子数字签名；步骤S3，两个接收方进行签名交换，获得最终的量子数字签名；步骤S4，发送方用其量子数字签名对信息进行签名，然后将其发送至接收方进行签名验证；本发明专利技术的编码

【技术实现步骤摘要】
基于轨道角动量的量子数字签名系统及方法


[0001]本专利技术属于量子数字签名
，特别是涉及一种基于轨道角动量的量子数字签名系统及方法。

技术介绍

[0002]数字签名广泛应用于金融交易和电子邮件中，有效保证了信息的真实性和可传递性，然而，传统数字签名的安全性通常依赖于复杂的数学问题，如离散对数和大数分解问题，随着量子计算的快速发展，数字签名的安全性受到了严峻的挑战，相比之下，量子数字签名(QDS)在量子力学定律的保证下提供了理论上的信息安全。
[0003]2007年Gottesmann和Chuang首先提出了基于量子单向函数的经典信息量子点方案的概念，该协议需要长期的量子内存以及量子力学交换测试，这使得它难以实际实现；2011年Clarke等人改进了上述方案，该方案已在实验中得到验证，无需进行量子力学交换测试；2016年Roberts等人介绍了一种基于测量设备无关的QDS方案，该方案可安全抵御所有探测器的边信道攻击；2019年Thorntonet等人依据相干态的相位测量，提出一个新的基于连续变量(CV)的QDS协议。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于轨道角动量的量子数字签名系统，其特征在于，包括发送方Alice、接收方Bob和接收方Charlie；所述发送方Alice，用于生成两部分加载有轨道角动量的信号光，分别发送至接收方Bob、接收方Charlie；所述接收方Bob与接收方Charlie结构相同，均包括：偏振分束器，用于将自身生成的加载有轨道角动量的信号光与接收的信号光进行干涉；电荷耦合器，用于对干涉结果进行成像检测，并基于检测结果与发送方Alice进行对基，获得发送方Alice、接收方Bob、接收方Charlie的量子数字签名；所述发送方Alice分别通过自由空间链路与接收方Bob、接收方Charlie连接，所述接收方Bob通过经典加密信道与接收方Charlie连接。2.根据权利要求1所述的基于轨道角动量的量子数字签名系统，其特征在于，所述发送方Alice包括：连续波脉冲激光器，用于产生连续波激光束；振幅调制器和相位调制器，用于调制连续波激光束的振幅和相位，制得含有四种离散量子态的信号光；可变光衰减器，用于将信号光的功率衰减至量子水平；分束器，用于将量子水平的信号光均分为两部分，分别发送至空间光调制器；随机数产生器，用于产生随机数；空间光调制器，用于根据随机数对信号光进行调制，获得加载有轨道角动量的信号光。3.根据权利要求1所述的基于轨道角动量的量子数字签名系统，其特征在于，所述接收方Bob和接收方Charlie还包括：连续波脉冲激光器，用于产生连续波激光束；振幅调制器和相位调制器，用于调制连续波激光束的振幅和相位，制得四种离散量子态；可变光衰减器，用于将离散量子态的功率衰减至量子水平获得信号光；随机数产生器，用于产生随机数；空间光调制器，用于根据随机数对信号光进行调制，获得加载有轨道角动量的信号光。4.使用如权利要求1
‑
3任一项所述的基于轨道角动量的量子数字签名系统进行量子数字签名的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，发送方Alice生成两部分加载有轨道角动量的信号光，将其分别发送至接收方Bob、接收方Charlie；步骤S2，接收方Bob将自身生成的加载有轨道角动量的信号光与接收的信号光进行干涉检测，基于检测结果与发送方Alice进行对基，对基完成后发送方Alice获得量子数字签名接收方Bob获得初始量子数字签名接收方Charlie将自身生成的加载有轨道角动量的信号光与接收的信号光进行干涉检测，基于检测结果与发送方Alice进行对基，对基完成后发送方Alice获得量子数字签名
接收方Charlie获得初始量子数字签名其中j表示对基后编码的字符串的数目变量，表示对基后编码的字符串的总数，表示对基后编码的字符串的总数，表示有效编码率，L表示经典串长度，QA
Bj
表示发送方Alice与接收方Bob对基后编码的字符串，QA
Cj
表示发送方Alice与接收方Charlie对基后编码的字符串，QS
Bj
表示接收方Bob与发送方Alice对基后编码的字符串，QS
Cj
表示接收方Charlie与发送方Alice对基后编码的字符串；步骤S3，接收方Bob与接收方Charlie进...

【专利技术属性】
技术研发人员：施荣华，赵微，石金晶，冯艳艳，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：