专利摘要

专利摘要

本发明涉及一种基于单粒子的量子保密投票方法，应用于由投票机构、计票者、投票者和OADM构成的投票环境中；每个OADM之间通过光纤连接成一个环状的经典量子信息融合信道；投票机构、计票者和投票者均和一个OADM相连并通过OADM连接到经典量子信息融合信道上成为一个节点，以进行任意节点之间的信息传递；投票机构和计票者被假设为半诚实，投票者没有被限制为半诚实，在投票过程中，投票机构和计票者均会检查投票者的身份，为合格的投票者分发身份凭证和量子资源；投票机构和计票者分别会与投票者进行信任检测，双方相互核验彼此的身份；投票者进行投票并将选票序列发送给计票者；投票者完成投票后，计票者统计选票并公布投票结果。

权利要求

1.一种基于单粒子的量子保密投票方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、所述基于单粒子的量子保密投票方法应用于由投票机构EA、计票者T、n个投票者Voter0,…,Voteri,…,Votern-1和n+2个OADM构成的投票环境中；所述投票机构EA和计票者T均包括：QKD收发机、单粒子源、量子态分发装置和量子态测量装置；每个投票者均包括QKD收发机、量子态接收装置和量子态测量装置；每个OADM之间通过光纤连接成一个环状的经典量子信息融合信道，并通过选择不同波长的信道来实现经典信号和量子信号的传输；投票机构EA、计票者T和n个投票者均和一个OADM相连并通过OADM连接到经典量子信息融合信道上成为一个节点，以进行任意节点之间的信息传递；

步骤S2、每个投票者都要向同一个问题按照自己的想法和兴趣进行投票，这个问题包含m个选项，依次被编码为自然数0,1,…,m-1；将第i个投票者Voteri的选票记为vi，其中i＝0,…,n-1，vi∈{0,1,…,m-1}；在实际投票场景中，投票机构EA、计票者T通常是两个独立、平等且没有关联的权威机构，他们互相监督彼此的行为，共同协助投票者完成投票；在量子力学假定下，投票机构EA和计票者T均被假设为半诚实，他们能够单独进行任何攻击投票活动的行为，但是两方不可与其他参与者合谋进行攻击；投票者没有被限制为半诚实，投票者能够单独或与其他恶意投票者合作攻击投票活动；在投票过程中，投票机构EA和计票者T均会检查投票者的身份，为合格的投票者分发身份凭证和量子资源；随后，投票机构EA和计票者T分别会与投票者进行信任检测，双方相互核验彼此的身份；投票者Voteri进行投票并将选票序列发送给计票者T；在投票者完成投票后，计票者T会统计选票并公布投票结果；所述方法建立在理想环境下，排除量子信道噪音的干扰，以及经典信道中信息被篡改的可能性；

步骤S2中检查投票者的身份与分发身份凭证的具体过程为：

投票机构EA核查申请投票的投票者的身份信息：如果投票者身份信息是合法的并且为第一次投票，投票机构EA使用QKD收发机将长度为(l1+l2)的身份凭证信息发送给合法的投票者Voteri，允许其进行投票；否则，投票机构EA不向投票者发送身份凭证并拒绝其进行投票；身份凭证信息被表示为：

其中，表示一串信息序列，代表中的第j1+1位信息，j1表示计数变量，j1＝0,1,…,l1-1，f代表维数，通常f＝max{n,m}，Nf代表包含的0,…,f-1自然数集合，代表中的第l1+j2+1位信息，j2表示计数变量，j2＝0,1,…,l2-1，l1和l2为安全参数，根据实际应用情况制定；公式(1)中的上标1以及和的第一个上标1表示由投票机构EA制备；

计票者T会对申请投票的投票者执行二次核查：使用QKD收发机向身份信息合法并且为第一次投票的投票者Voteri分发长度为(l3+l4)的身份凭证信息这样每个合法的投票者的身份都经过两次核查；身份凭证信息被表示为：

其中，表示一串信息序列，代表中的第j3+1位信息，j3表示计数变量，j3＝0,1,…,l3-1，代表中的第l3+j4+1位信息，j4表示计数变量，j4＝0,1,…,l4-1，l3l3和l4为安全参数，注意(l3+l4)＞(l1+l2)；公式(2)中的上标2以及和的第一个上标2表示由计票者T制备；

步骤S2中量子资源的制备过程为：

在使用单粒子源制备单粒子态时，首先生成控制单粒子状态的经典信息：状态值和基组值，再向单粒子源输入状态值和基组值来产生相应的单粒子态；状态值代表要传递的信息，属于{0,1,…,f-1}；基组值代表选择的相互无偏正交基，属于{0,1}，0代表计算基M0＝{?0>,|1>,…,|f-1>}，1代表傅里叶基M1＝{|0>Fourier,|1>Fourier,…,|f-1>Fourier}，Fourier表示傅里叶基态；

投票机构EA制备量子资源的具体过程为：

步骤S2.1.1、制备身份验证态：

对每个投票者Voteri，投票机构EA生成一个长度为(l1+l2)的随机经典保密信息序列形式如下：

其中和分别表示随机经典保密信息序列中的第j1+1位和第l1+j2+1位信息；投票机构EA将和作为状态值，和作为基组值输入到单粒子源中，制备了单粒子和个有序的单粒子和组成身份验证序列

步骤S2.1.2、制备位置态：

投票机构EA从元素Nn:＝{0,1,…,n-1}形成的全排列集合中随机选取一个排列D1，形式为表示排列D1中的第i+1位信息，投票机构EA将状态值和计算基M0输入到单粒子源中，制备了单粒子n个有序的单粒子组成位置序列E1；

步骤S2.1.3、制备加密态：

投票机构EA为每个投票者Voteri生成一个长度为n的随机信息序列和一个n位的随机比特串形式如下：

其中表示中的第j+1位信息，j表示计数变量，j＝0,1,…,n-1，表示比特串的第j+1位；投票机构EA将状态值和基组值输入到单粒子源中，制备了单粒子n个有序的单粒子组成加密序列

计票者T制备量子资源的具体过程为：

步骤S2.2.1、制备身份验证态：

对于每个投票者Voteri，计票者T生成长度为(l3+l4)随机经典保密信息序列形式为其中和分别表示随机经典保密信息序列中的第j3+1和第l3+j4+1位信息；计票者T将和作为状态值，和作为基组值输入到单粒子源制备中，制备了单粒子和(l3+l4)个有序的单粒子和组成身份验证序列

步骤S2.2.2、制备地址态：

计票者T从全排列集合中随机选取一个排列D2，形式为表示排列D2中的第j+1位信息；计票者T生成一个n位的随机比特串Bi，其中Bi＝bi,0,bi,1,…,bi,n-1，bi,j表示比特串Bi的第j+1位，j＝0,1,…,n-1；计票者T将作为状态值和bi,j作为基组值输入到单粒子源中，制备了单粒子n个有序的单粒子组成了地址序列

步骤S2.2.3、制备加密态：

计票者T为每个投票者Voteri生成长度为n的随机信息序列和长度为n的随机比特串形式分别为其中表示随机信息序列中的第j+1位信息，表示比特串的第j+1位；计票者T将作为状态值和作为基组值输入到单粒子源中，制备了单粒子n个有序的单粒子组成了加密序列

步骤S2中分发量子资源的具体过程为：

分发量子资源阶段会使用由量子态存储器、量子态排序器和量子态发送器组成的量子态分发装置；由单粒子源生成的单粒子态会被发送到量子态分发装置的量子态存储器中暂时存储；在所有生成的单粒子态都存放在量子态存储器中后，量子分发装置中的量子态排序器对所有单粒子态进行排序，再由量子态发送器将已排序的量子态序列发送出去；

投票机构EA在量子态排序器中使用以下规则对所有粒子进行排序，先将位置序列E1中的第i个粒子放在加密序列中n个粒子的前面组成一个序列，再以均等的概率将身份验证序列中的所有粒子插入该序列的任意位置；从而形成了一个新的有序粒子序列该序列中包含粒子以及序列和的粒子；随后，由量子态发送器将量子资源序列通过经典量子信息融合信道发送给投票者Voteri；

计票者T在使用量子态分发装置向投票者Voteri分配量子资源序列时，执行了与投票机构EA相同的分发操作；所述量子资源序列是将地址序列和加密序列进行拼接，再将身份验证序列的粒子随机插入形成的；

步骤S2中信任检测的具体过程为：

步骤S2.3.1、投票者身份验证：

每个投票者Voteri使用量子态接收装置接收到量子资源序列和

一种基于单粒子的量子保密投票方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。