基于纠缠相干性的量子投票方案.pdf

第 14卷 第 6期 石家庄学院学报 Vo1．14．No．6 2012年 11月 JournalofShijiazhuangUniversity NOV．2012 基于纠缠相干性的量子投票不方／J木案 卢智嘉 ，陈永志 ，一，杨彦彬 ，李 铮 。 (1．石家庄学院 电气信息工程系，河北 石家庄 050035； 2．北京交通大学 通信与信息系统北京市重点实验室，北京 100044； 3．北京铁建工程监理有限公司 河北分公司，河北 石家庄 050000) 摘 要 ：提 出了一个基于 3粒子态纠缠相干性的量子投票方案，利用量子力学的物理特性来 实现投票、计票和即时监督．此外，方案还采用 了量子密钥分配和一次一密算法 ，克服 了传统电子 投票协议 中普遍存在的计算安全性的局 限，具有无条件安全性． 关键词：量子投票；强盲签名；纠缠态；无条件安全性 中图分类号：TN918 文献标识码 ：A 文章编号：1673—1972(2012)06—0010—05 0 引言 目前 ，在选举 、表决及 民主评议等各种活动中，电子投票的应用越来越广泛．因为传统 的投票方法一般 需要投票人亲 自去指定投票站投票 ，再通过人工统计选票 ，这种方式不但效率低下而且容易受到各种人为 因素的影响．而电子投票系统可以省去传统投票方式在组织工作、选票采集、选票统计和安全必威体育官网网址等方面所 需的大量人力和物力 ．省钱省力又安全．上世纪末开始人们对电子投票进行了大量研究，相继提出了不少经 典 的投票协议】【．21．电子投票中用到的关键技术是盲签名和群签名3『I4j，经典的盲签名和群签名方案一般基于 数学难解性问题 ，随着高运算能力计算机 (比如量子计算机)的出现，届时这些协议几乎都会被轻易攻破．所 以建立在经典签名之上的电子投票协议也将随之变得不安全 ，这会对电子投票的严肃性 、公正性造成致命 威胁．幸运的是 ．一些量子投票方案由于具有无条件安全性而被关注和研究[51．因为量子密码 的安全性由量 子信息的物理特性来保证 ，而不是基于数学上的计算复杂性 问题 ，因而与攻击者的计算能力或计算资源的 大小无关 ，这种安全性通常称为量子密码的 “无条件安全性”．BB84，B92等一些量子密钥分配协议均 已被严 格证明是无条件安全的[61．另外 ．攻击者的行为必将对量子态产生扰动而被发现 ，这就是量子密码对窃听攻 击的可检测性 ．这种性质是经典密码所不具有的． 现在 ，在量子签名方面 ，尤其是盲签名及群签名的研究成果还非常少7_【砌．最近 ，文献 1『1]*jl用 GHZ三体 纠缠态的量子相干性提出了一个强盲签名协议 ，可用于构建量子投票方案．为了防止验证人作弊 ，该协议 借助量子指纹函数 -2【1(Quantum Fingerprinting)，设计了审计程序可以对其进行事后监督．然而，量子指纹函 数在技术实现上难度还是 比较大，同时审计程序是在事后进行的，所 以不能当即发现作弊行为．文献 5【】提 出的量子投票方案针对这个弱点，借鉴现实生活中选举活动一般均设立监票人角色 的方式 ，引进 了监票人 来防止作弊 ．摒弃了量子指纹函数和审计程序 ，实现 了即时监督．但该方案需采用4粒子 GHZ态作为量子 信道 ，而 4体纠缠态较为复杂．笔者改用 3粒子 l)态作为量子信道 ，使投票协议更加简捷安全高效 ，且容 易实现 ． 收稿 日期：2012—06—18 基金项 目：石家庄市科学技术研究与发展指导计划；石家庄学院教学改革研究项 目(JGXM-201108B；JGXM-201137C) 作者简介：卢智嘉 (1982一)，男，河北石家庄人，讲师，主要从事通信技术和通信安全研究． 万方数据 第 6期 卢智嘉 ，陈永志，杨彦彬 ，等 ：基于纠缠相干性 的量子投票方案 1 基本原理 先介绍2种测量基．设 {l0)，l1)}是 1组标准正交基，称为基 令 l+赤 0)+l1))I_)击 05_l1))．