(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210253452.5 (22)申请日 2022.03.15 (71)申请人 郑州轻工业大 学 地址 450000 河南省郑州市高新 技术产业 开发区科 学大道136号 (72)发明人 辛向军　丁立　李朝阳　张天源　 (74)专利代理 机构 郑州优盾知识产权代理有限 公司 41125 专利代理师 张真真 (51)Int.Cl. H04L 9/00(2022.01) H04L 9/06(2006.01) H04L 9/08(2006.01) H04L 9/32(2006.01) (54)发明名称 基于异或加密和GHZ态的新型仲裁量子签名 方法 (57)摘要 本发明提出了一种基于异或加密和GHZ态的 新型仲裁量子签名方法， 包括初始化、 生成签名 及验证签名三个步骤； 首先， 仲裁者和签名者使 用一组单向哈希函数， 并共用共享密钥； 其次， 签 名者利用钥控哈希函数对量子消息进行量子编 码， 利用GHZ态的控制位对量子消息进行控制非 门操作产生量子签名； 最后， 验证者利用GHZ态的 控制位进行类似的异或操作验证签名。 与其他仲 裁量子签名方法相比， 本发明方法的密钥分发以 及加密不涉及复杂的加密方法或量子运算， 可以 有效抵抗伪造攻击和否认攻击； 在满足安全性、 不可伪造性和不可否认性的基础上， 本发明方法 更具实用性， 效率更高。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 114553390 A 2022.05.27 CN 114553390 A 1.一种基于异或加密和GHZ态的新型仲裁量子签名方法， 其特征在于， 利用量子加密技 术构建一个包 含签名者、 仲裁者和验证者的量子签名方法； 其 步骤如下： 初始化步骤， 具体包括： S11、 仲裁者和签名者使用一组单向哈希函数G1和G2； S12、 仲裁者 通过量子密钥分发协议与签名者共享密钥KA； S13、 签名者、 接收者和仲裁者均通过窃听检测技术安全地共享n个纠缠态粒子|GHZ >′ABT序列， 其中， 签名者拥有纠缠态粒子|GHZ> ′ABT中下标为A标记的粒子序列， 接收者拥有 纠缠态粒子|GHZ> ′ABT中下标为B标记的粒子序列， 仲裁者拥有纠缠态粒子|GHZ> ′ABT中下标 为T标记的粒子序列； 签名的生成步骤， 具体包括： S21、 签名者将经典信息m和密钥KA作为哈希函数G1和G2的输入， 根据哈希函数的输出和 编码规则， 将m编码为两个相同的量子消息{|PA>,|PA>}； S22、 签名者将控制非门操作应用于序列A和量子消息{|PA>,|PA>}得到 S23、 签名者通过窃听检测技术安全地将 发送给验证者， 同时， 签名 者通过经典信道将消息m发送给验证者， 验证者将 作为量子签名； 签名的验证步骤， 具体包括： S31、 接收者将控制非门操作应用于序列B和量子签名 得到 并 通过窃听检测技 术将序列 安全地发送给仲裁者； S32、 仲裁者通过控制非门操作应用于序列T和 得到 并对 进行测量并记录测量结果， 根据解码规则将量子消息解码为m'； S33、 仲裁者测量|m>并记录结果 为m， 比较m与m'是否一 致， 一致则通过验证。 2.根据权利要求1所述的基于异或加密和GHZ态的新型仲裁量子签名方法， 其特征在 于， 所述步骤S11中的一组单向哈希函数G1:{0,1}*→{0,1}n和G2:{0,1}*→{0,1}n是两个安 全且不同的单向哈希函数。 3.根据权利要求1所述的基于异或加密和GHZ态的新型仲裁量子签名方法， 其特征在 于， 所述步骤S12中的量子密钥分发协议包括B B84协议， 密钥kA∈{0,1}n的长度为 n。 4.根据权利要求1所述的基于异或加密和GHZ态的新型仲裁量子签名方法， 其特征在 于， 所述步骤S13中的n个纠缠态|GHZ >′ABT的粒子分配方法为： 标记 为A的粒子分配给签名者 Alice， 标记为B的粒子分配给验证者Bob， 标记为T的粒子由仲裁者Trent自己保存。 5.根据权利要求1 ‑4任一项所述的基于异或加密和GHZ态的新型仲裁量子签名方法， 其 特征在于， 窃听检测技术的安全性的判断方法为： 发送方准备足够数量的诱骗粒子， 且诱骗 粒子随机处于{|0>,|1>,|+>,| ‑>}四个状态之一， 其中 且 将诱骗粒子随机插入所需传输的量子序列中； 当接 收者收到混有诱骗粒子的序列后， 发送 方将诱骗粒子的状态及位置告诉接收方； 接收方利用正确的基对收到的诱骗粒子进行测 量， 并检查测量结果的正确性， 如果诱骗粒子的测量结果错误率低于既定的阈值， 则证明此权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114553390 A 2量子信道是安全的。 6.根据权利要求5所述的基于异或加密和GHZ态的新型仲裁量子签名方法， 其特征在 于， 所述步骤S21中的编码规则为： 待签名的消 息m＝(m1,m2,...,mn)∈{0,1}n是一个n位的 经典消息， 签名者 通过使用哈希函数G1、 G2和密钥kA对m进行量子编码。 7.根据权利要求1所述的基于异或加密和GHZ态的新型仲裁量子签名方法， 其特征在 于， 所述步骤S22中的控制非门操作是以序列A为控制位， 以序列PA作为靶位的控制非门操 作； 表达式为： 8.根据权利要求1所述的基于异或加密和GHZ态的新型仲裁量子签名方法， 其特征在 于， 所述步骤S31中的控制非门操作是以序列B为控制位， 以序列 作为靶位的控制非 门操作； 表达式为： 9.根据权利要求1、 7或8所述的基于异或加密和GHZ态的新型仲裁量子签名方法， 其特 征在于， 所述步骤S32中的控制非门操作是以序列T为控制位， 以序列 作为靶位控 制非门操作； 表达式为： 10.根据权利要求1或6所述的基于异或加密和GHZ态的新型仲裁量子签名方法， 其特征 在于， 所述步骤S32中的解码规则为： 仲裁者使用共享密钥kA与哈希函数G1、 G2将 解码为消息m ′＝(m′1， m′2， ...， m′n)。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114553390 A 3