一种被动诱骗态双场量子数字签名方法技术

本发明专利技术提供了一种被动诱骗态双场量子数字签名方法，使发送方Alice向接收方Bob和Charlie以量子态的形式传输秘密信息m，包括：步骤1，发送方Alice与接收方Bob和Charlie分别生成第一和第二最终密钥；步骤2，发送方分别与接收方生成量子签名序列，接收方随机选择自己的一半量子态互相交换得到第一签和第二签名信息；步骤3，接收方分别将自己持有的第一和第二最终密钥与经过互换得到的第一和第二签名信息通过核对比较决定是否接收信息。本发明专利技术利用预测单光子源作为双场量子密钥分发的光源，在克服距离密钥率限制的同时，进一步提升通信距离；采用被动诱骗态的调制方法，避免了由于主动调制信号强度产生的安全问题。主动调制信号强度产生的安全问题。主动调制信号强度产生的安全问题。

【技术实现步骤摘要】
一种被动诱骗态双场量子数字签名方法


[0001]本专利技术涉及量子保密通信
，具体涉及一种被动诱骗态双场量子数字签名方法。

技术介绍

[0002]双场量子数字签名通常采用弱相干光源作为其光源，但由于弱相干光源包含很大比例的真空态，而真空态的存在将会降低量子数字签名协议的通信距离和密钥生成率。目前，技术范围内可行的另一种可选光源是预测单光子源，预测单光子源所含的真空态较少，可进一步扩展通信距离。此外，现有双场数字签名协议用于克服由多光子态引入的光子束分离攻击的方法通常是诱骗态的主动调制，而这种诱骗态强度的主动调制可能会向窃听者泄露额外的信息，降低通信协议的安全性。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提出基于预测单光子源的被动诱骗态双场量子数字签名协议，用以解决现有技术的双场数字签名协议用于克服由多光子态引入的光子束分离攻击的方法通常是诱骗态的主动调制会向窃听者泄露额外的信息的问题，具体方案为：一种被动诱骗态双场量子数字签名方法，所述双场量子数字签名方法用于使发送方Alice向接收方Bob和接收方Charlie以量子态的形式传输一串秘密信息m，所述方法包括：步骤1，发送方Alice与接收方Bob生成第一最终密钥，用于发送方Alice与接收方Bob之间秘密信息m传输过程中的信息签名和验证；发送方Alice与接收方Charlie生成第二最终密钥，用于发送方Alice与接收方Charlie之间秘密信息m传输过程中的信息签名和验证；步骤2，发送方Alice分别与接收方Bob和接收方Charlie生成量子签名序列，接收方Bob和接收方Charlie随机选择自己的一半量子态互相交换得到第一签名信息和第二签名信息；步骤3，在消息传递阶段，接收方Bob和接收方Charlie分别将自己持有的第一最终密钥和第二最终密钥与经过互换得到的第一签名信息和第二签名信息进行核对比较，如果每一半密钥的不匹配数量都小于门限值，则接收方Bob和接收方Charlie分别接收其收到的签名。
[0004]优选的，所述第一最终密钥和第二最终密钥的生成方式相同，具体生成方法包括以下步骤：步骤1，发送方Alice和接收方Bob或接收方Charlie根据随机选择的编码模式或者测试模式产生信号光；步骤2，发送方Alice和接收方Bob或者接收方Charlie通过光信道将各自的信号光发送给一个中继者Eve；
步骤3，中继者Eve通过分束器对来自发送方Alice和接收方Bob或接收方Charlie的输入信号进行干涉测量，并且公开宣布每一次的测量结果；步骤4，中继者Eve通过多次重复步骤1
‑
3获得第一最终密钥或第二最终密钥。
[0005]优选的，对于所述编码模式，发送方Alice或者接收方Bob根据经典比特值准备态或者，这里是平均光子数或称为光强；对于所述测试模式，发送方Alice或者接收方Bob准备强度为的预测单光子源，该光脉冲被泵浦到非线性晶体上，产生信号光和闲置光的组合光：其中，表示n光子态，下标I和S分别表示闲置光和信号光，是对应的光子数分布；通过发送方Alice和接收方Bob处的本地检测器DA和DB检测闲置光，并通过DA和DB的检测事件投影不同的信号光的状态。
[0006]优选的，中继者Eve对于成功的观测结果描述为：， 或者 ，，其中和对应于中继者Eve检测器D1和D2的测量结果；“1”代表检测器产生响应，“0
”ꢀ
代表检测器没有发生响应。
[0007]优选的，接收方Bob和接收方Charlie进行一半量子态互相交换的过程为：首先，发送方Alice使用双场密钥生成协议（TF
‑
KGP）四个长度为的密钥串：密钥由Bob持有，密钥由Charlie持有；Alice在秘密信息上的一个消息位的签名用表示；然后，接收方Bob和接收方Charlie对称化他们的密钥。
[0008]优选的，接收方Bob和接收方Charlie对称化他们的密钥的具体过程为：接收方Bob 或者接收方Charlie任意选择所拥有的密钥或比特值中的一半，把这些比特值以及相应的位置信息通过已验证经典信道发送给接收方Charlie 或接收方Bob；交换密钥后，接收方Bob和接收方Charlie拥有的对称密钥分别表示为或，接收方Bob或接收方Charlie记录好对称密钥中由接收方Charlie 和接收方Bob转发得来的部分。
[0009]优选的，接收方Bob和接收方Charlie核对签名信息的具体步骤为：步骤S1、发送方Alice发送一个签名对消息给期望接收方Bob；步骤S2、接收方Bob将接收方Charlie转发他的密钥中的一部分和自己的密钥中剩余的部分与收到的签名对消息进比较，如果比较每一部分密钥的不匹配数量都小于阈值，Bob就接受消息；步骤S3、接收方Bob将签名对消息转发给接收方Charlie；
步骤S4、接收方Charlie将他手拥有的密钥与他收到的签名对消息进行核对比较，如果在每一半的不匹配数都低于第二门限值，接收方Charlie接收这个消息。
[0010]优选的，第一门限值为；第二门限值为，其中Sv为不同的阈值，满足条件0< Sa<Sv <1/2。
[0011]与现有技术相比，本申请的有益效果在于：本专利技术采用被动诱骗态的调制方法，避免了由于主动调制信号强度产生的安全问题，提高协议的安全性；本专利技术利用预测单光子源作为双场量子密钥分发的光源，在克服距离密钥率限制的同时，进一步提升通信距离。
[0012]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0013]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术中预测单光子源的被动诱骗态双场量子数字签名方法原理图；图2为本专利技术中暗计数率不同时优化信号强度下的量子数字签名率示意图；图3为本专利技术中发送数据长度不同时量子数字签名率示意图；其中，1
‑
P
d =10
‑8；2
‑
P
d =10
‑7；3
‑
P
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‑
渐进情况；5
‑
N=10
15
；6
‑ꢀ
N=10
14 ；7
‑
N=10
13 。
[0014]具体实施方式
[0015]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0016]根据附图1
‑
3所示的一种被动诱骗态双场量子数字签名方法，所述双场量子数字签名方法用于使发送方Alice向接收方Bob和接收方Charlie以量子态的形式传输一串秘密信息m，所述方法包括：步骤1，发送方Alice与接收方Bob生成第一最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种被动诱骗态双场量子数字签名方法，其特征在于，所述方法用于使发送方Alice向接收方Bob和接收方Charlie以量子态的形式传输一串秘密信息m，所述方法包括：步骤1，发送方Alice与接收方Bob生成第一最终密钥，用于发送方Alice与接收方Bob之间秘密信息m传输过程中的信息签名和验证；发送方Alice与接收方Charlie生成第二最终密钥，用于发送方Alice与接收方Charlie之间秘密信息m传输过程中的信息签名和验证；步骤2，发送方Alice分别与接收方Bob和接收方Charlie生成量子签名序列，接收方Bob和接收方Charlie随机选择自己的一半量子态互相交换得到第一签名信息和第二签名信息；步骤3，在消息传递阶段，接收方Bob和接收方Charlie分别将自己持有的第一最终密钥和第二最终密钥与经过互换得到的第一签名信息和第二签名信息进行核对比较，如果每一半密钥的不匹配数量都小于门限值，则接收方Bob和接收方Charlie分别接收其收到的签名。2.根据权利要求1所述的一种被动诱骗态双场量子数字签名方法，其特征在于，所述第一最终密钥和第二最终密钥的生成方式相同，具体生成方法包括以下步骤：步骤1，发送方Alice和接收方Bob或接收方Charlie根据随机选择的编码模式或者测试模式产生信号光；步骤2，发送方Alice和接收方Bob或者接收方Charlie通过光信道将各自的信号光发送给一个中继者Eve；步骤3，中继者Eve通过分束器对来自发送方Alice和接收方Bob或接收方Charlie的输入信号进行干涉测量，并且公开宣布每一次的测量结果；步骤4，中继者Eve通过多次重复步骤1
‑
3获得第一最终密钥或第二最终密钥。3.根据权利要求2所述的一种被动诱骗态双场量子数字签名方法，其特征在于，对于所述编码模式，发送方Alice或者接收方Bob根据经典比特值准备态或者，这里是平均光子数或称为光强；对于所述测试模式，发送方Alice或者接收方Bob准备强度为的预测单光子源，该光脉冲被泵浦到非线性晶体上，产生信号光和闲置光的组合光：其中，表示n光子态，下标I和S分别表示闲置光和信号光，是对应的光子数分布；通过发送方Alice和接收方Bob处的本地检测器DA和DB检测闲置光，并通过DA和DB的检测事件投影不同的信...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳华，刘永华，薛宏，张少华，
申请(专利权)人：易迅通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：