(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 202210576643.5 (22)申请日 2022.05.25 (71)申请人 南京邮电大 学 地址 210046 江苏省南京市 鼓楼区新模范 马路66号 (72)发明人 陆楠　张春辉　王琴　朱佳莉　 程崇虎　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 专利代理师 任志艳 (51)Int.Cl. H04L 9/32(2006.01) H04L 9/08(2006.01) (54)发明名称 一种四强度诱骗态量子数字 签名方法 (57)摘要 本发明提出了一种四强度诱骗态量子数字 签名(QDS)方法， 可以将其分为密钥分发阶段和 消息签名阶段。 发射端通过将光源随机调制成四 种不同的强度并分别制备在不同的基上， 测量端 可以获得更多种类的响应事件， 从而使得合法用 户可以更加紧致地估计信道参数， 同时结合全局 参数优化算法， 进一步提高了签名率。 与此前已 报道的三强度诱骗态量子数字签名方法相比， 本 发明提出的四强度诱骗态量子数字签名方法， 有 效提高了量子数字签名系统的签名率与安全传 输距离。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 115001704 A 2022.09.02 CN 115001704 A 1.一种四强度诱骗态量子数字签名方法， 所述方法中包括三个参与者： 一个签名者 Alice和两个接受签名对象Bob和C harlie， 其特征在于， 包括如下步骤： 步骤1， 对于可能的签名的消息m＝0或者1， Alice ‑Bob和Alice ‑Charlie执行密钥生成 协议KGP分别产生密钥串， 具体过程 为： 对于可能的签名的消息m＝0或者1， Bob或C harlie发送四种强度的光脉冲， 分别以概 率 和 制备信号态μ1、 诱骗态μ2、 μ3和真空态μ4， 其中μ1只制备在Z 基下， μ2、 μ3只制备在X基下， μ4为真空态 不选基， 并将他们发送给Alice， Alice随机地选择基 X或Z来测量， 对基筛选后， Alice和Bob得到Z基下长度为l的密钥， 分别记为 和 Alice 和Charlie得到Z基下长度为l的密钥， 分别记为 和 其中， 和 由Alice持有， 和 分别由Bob和C harlie持有； 步骤2， Alice和Bob双方随机选取Z基密钥的一部分用于估计错误率EBA， Z基剩下长度为 L的密钥， 记为 和 用于签名信息m； 并且， Alice和Charlie双方随机选取Z基密钥的一 部分,用于估计错误率ECA， Z基剩下长度为L的密钥， 记为或 和 用于签名信息m； 当误 码率EBA或ECA低于给定的误码率阈值时， 协议继续进行， 否则协议停止， 步骤3， Bob和Charlie通过私密信 道进行密钥对称操作Key  Exchange， 即各随机选取一 半的密钥保留， 另一半与对方交换； 交换之后， Bob和Charlie手中的密钥串匀由两部分组 成， 分别为 其中 表示Bob用于交 换的一半密钥， 表示Charlie用于交换的一半密钥， 分别表示Bob和 Charlie保留的一半密钥； 步骤4， Alice将签名(m,Sigm)发送给接收方Bob， 其中 Bob将 与签名 Sigm中的对应部分进行比对， 记录 不匹配的个数； 如果不匹配率小于Ta， 那么就接受此签名， 否则拒绝； 步骤5， Bob将签名(m,Sigm)转发给Charlie， Charlie同样将 与签名Sigm中的对应部分 进行比对， 记录不匹配的个数； 如果不匹配率小于Tv， 那么就接受此签名， 否则拒绝， Tv和Ta 之间满足条件 2.根据权利要求1所述一种四强度诱骗态量子数字签名方法， 其特征在于， 步骤2中， 双 方随机选取Z基密钥的一部分用于估计错误率EBA和ECA， 选取的部分占总长度的比例为k， 且 k＝1/21。 3.一种四强度诱骗态量子数字签名的安全性评估方法， 其特征在于， 所述四强度诱骗 态量子数字签名基于如权利要求1所述方法， 包括如下步骤： 步骤1， 估算X基的单光子计数 考虑到有限长效应， 探测到的X基下单光子数目下界 可表示为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115001704 A 2其中τX,n是Bob或Charlie制备n ‑光子态的概率， 由于本方法中X基下 只有诱骗态， 考虑到真空态影 响较小， 所以令 λ∈{ μ2, μ3, μ4}， n＝0,1分别代表真空态和单光 子， 和 分别代表接收端A  lice探测到的X基下强度为 μ3的光子数下界和强 度为 μ2、 μ4的光子数 上界， 是探测到的真空态数目的下界， 表述式如下； 步骤2， 通过 数据块换求出Z基下 单光子计数 其中， 和 分别表示接收端Z基和X基下的单光子脉冲数 下界和上界， 步骤3， 估算Z基下 单光子相位 误码率的上界 其中γ表示， a表示不等式失败概 率， 表示X基下误码的上界， 其形式为： 步骤4， Eve猜测接收端密钥时引入的最小误码率PE表示为： 观测到的 和 之间误码率上界用serfl ing不等式估计： 其中εPE是该等式的失败概率,同理也能估算 出上界 总的误码上界为 当 时， 表示系统可以安全地实施 签名； 否则认为协议将不再安全。 4.根据权利要求2所述一种四强度诱骗态量子数字签名的安全性评估方法， 其特征在 于， 步骤2中， 对于 和 通过Hoef fding不等式考虑统计起伏：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115001704 A 3