[发明专利]一种基于量子行走的半量子群签名方法及系统

权利要求书

1.一种基于量子行走的半量子群签名方法，其特征在于，所述基于量子行走的半量子群签名方法包括：

采用半量子的通信方式进行群组内部通信；

采用基于量子行走的方式进行群组外部的通信，使纠缠态粒子在行走的过程中自动生成，对通信消息采用基于量子行走的隐形传态进行传输；并使用QKD协议分发的密钥对传输的经典信息加密；

对分发的信息在群组成员进行签名时，使用一定的编码规则对消息进行盲化处理，使盲化之后的信息不被其他群组成员以及外部的潜在攻击者获取；

对盲化之后的信息进行抗抵赖、抗否认、抗伪造性、截获重发攻击和纠缠攻击安全性分析；

所述基于量子行走的半量子群签名方法具体包括：

步骤一，信息初始化，群组管理员将一串光子发送给群组成员A，群组成员A根据密钥对光子选择反射或者测量操作，并且根据自己的签名信息重新编码制备新的粒子，完成签名消息的盲化过程；

盲化过程包括：

(B1)群组管理员TP将量子序列S发送给群组成员A，对于每个光子，群组成员A将根据秘密密钥Ka选择反射操作或者用Z基{|0，|1}对该粒子进行测量；如果Ka(i)＝0，群组成员A选择反射该粒子，如果Ka(i)＝1，群组成员A选择用Z基{|0，|1}对该粒子进行测量；

(B2)群组成员A使用被测量的粒子对自己的签名消息进行盲化，盲化方法包括：如果签名消息m(i)＝0，则群组成员A准备与测量粒子相同的状态粒子并将所述状态粒子发送给TP，如果签名消息m(i)＝1，群组成员A则准备相反状态的粒子然后发送给群组管理员TP；当所有被测量的粒子都重新制备并发送给群组管理员TP时，群组成员A签名的盲化完成；

步骤二，群组内部的签名，盲化后的粒子发送给群组管理员，群组管理员将这些收到的量子比特信息转化成经典比特信息；

群管理员将带有盲化签名信息的粒子通过量子行走的方式传输给验证者Bob，对在使用量子行走传输时产生的量子测量结果，群管理员通过共享的密钥加密并发送给验证者Bob；

步骤三，签名的验证：验证者Bob持有的量子态在量子行走步骤结束后发生塌缩，并根据传输时产生的量子测量结果对粒子进行相应的泡利操作，将量子测量结果转变成带有签名信息的量子态；

步骤四，验证者Bob将所述量子态转换成经典比特信息并和群管理员发送过来的签名消息进行比较，如果两个签名一致，则接受群组成员A的签名，否则拒绝签名。

2.如权利要求1所述的基于量子行走的半量子群签名方法，其特征在于，步骤一，信息初始化进一步包括：

(I1)群组管理员TP与群组成员群组成员A共享一个秘密密钥Ka，然后与签名验证者Bob共享另一个秘密密钥Kb；

(I2)群组管理员TP以{|0，|1}和{|+，|-}为基随机制备n个量子位的单光子，然后将这些单光子组成一个量子序列S；

(I3)群组成员A准备自己的签名消息M＝(m(1)，m(2)，...，m(i)，...，m(t))，签名消息的长度t等同于钥匙Ka中的经典比特1的数量。

3.如权利要求1所述的基于量子行走的半量子群签名方法，其特征在于，

步骤二群管理员将带有盲化签名信息的粒子通过量子行走的方式传输给验证者Bob中，使用量子行走对未知粒子态进行传输，群组成员A传输一个未知量子比特|Ψ＝a|0+b|1给验证者Bob，量子比特的复数满足归一化原理，|a|²+|b|²＝1；群组成员A准备的粒子A1包含传输的未知量子状态，粒子A1定义为coin1，另一个粒子A2包含位置空间的状态；

验证者Bob准备粒子B，定义为coin2，用于接收粒子A1传输过来的信息；粒子A2和粒子B的初始态都为|0。