满足要求的情况下，消息签名模块Alice、消息认证模块Bob、消息验证模 块化arlie保持第二量子态序列中剩余（M2-N2)个量子比特编码态的测量比特串定义为第 二基本比特串、第二认证比特串、第二验证比特串；在第一测试比特和第二测试比特中任意 一个的关联性不满足要求的情况下，放弃整个协议。
[0074] S7、对于签名消息0,消息认证模块Bob根据第一认证比特串与消息签名模块 Alice的第一基本比特串进行比较对签名消息0进行认证；在认证通过之后，消息验证模块 化arlie根据第一验证比特串与消息签名模块Alice的第一基本比特串进行比较对签名消 息0进行验证；在该情况下放弃签名消息1放弃整个协议。或者，对于签名消息1，消息认 证模块Bob根据第二认证比特串与消息签名模块Alice的第二基本比特串进行比较对签名 消息1进行认证；在认证通过之后，消息验证模块化arlie根据第二验证比特串与消息签名 模块Alice的第二基本比特串进行比较对签名消息1进行验证；在该情况下放弃签名消息 0放弃整个协议。
[00巧]在进一步实施例中，在制备量子态序列时，量子态组合集采用四态组合集，量子比 特编码态采用偏振编码；
[0076] 在第一实施例中，对于四态的Z基矢和X基矢偏振编码组合集为：
[0077] {{IH〉，I+〉}，{I+〉，IV〉}，{IV〉，I-〉}，{I-〉，IH〉}}， 阳〇7引其中，|H>为水平偏振量子态，IV〉为垂直偏振量子态，1+仁（IW+ |v〇)/v5 为正45度偏振量子态，I-》=:(尚》-|l〇)/VI为负45度偏振量子态； 阳079] 相应的测量基矢集为偏振的Z基矢和X基矢{Z，对。
[0080] 在第二实施例中，对于四态的Z基矢和Y基矢偏振编码组合集为： 阳0川{{|H〉，|R〉}，{|R〉，|V〉}，{|V〉，|L〉}，{|L〉，|H〉}}，
[00間其中，|H>为水平偏振量子态，|V>为垂直偏振量子态，巧》:=;(I摄):+i|i/))A,。 为右旋圆偏振量子态，U)二（IH) _ 为左旋圆偏振量子态；相应的测量基矢集 为偏振的Z基矢和Y基矢{Z，Y}。
[0083] 在第=实施例中，对于四态的X基矢和Y基矢偏振编码组合集为：
[0084] {{I+〉，I R〉}，{I R〉，I -〉}，{I -〉，I L〉}，{I L〉，I+〉}}，
[00财其中，1 + )二（|//)+ 为正 45 度偏振量子态，I-)二（|//)-|1/〉)/~。 为负45度偏振量子态，悼HC牌I+ ?;|10)八尽为右旋圆偏振量子态， |。二GW- /|lO)/^/^为左旋圆偏振量子态補应的测量基矢集为偏振的X基矢和Y基 矢找，刊。
[0086] 在进一步实施例中，在制备量子态序列时，量子态组合集采用六态组合集，量子比 特编码态采用偏振编码；例如，对于六态的Z基矢、X基矢和Y基矢偏振编码组合集为：
[0087] {{|H〉，I+〉}， {|+>， |V〉}， {|V〉， |-〉}， {|->， |H〉}， {|H〉， |R〉}， {|R〉， |V〉}， {|V〉， L〉}， （|L〉， |H〉}， （I+〉， |R〉}， （|R〉， |-〉}， （1-〉， |L〉}， （|L〉，I+〉}}，
[00蝴其中，|H>为水平偏振量子态，|V>为垂直偏振量子态，|+〉二（|W〉十|1/))A巧， 为正45度偏振量子态，1-》二(情》一|i0)/v5为负45度偏振量子态， |巧)二（If/) +。10)八5为右旋圆偏振量子态，I。二Ciw- 为左旋圆偏振量 子态；相应的测量基矢集为偏振的Z基矢、X基矢和Y基矢{Z，X，刊。
[0089] 在进一步实施例中，在制备量子态序列时，量子态组合集采用四态组合集，量子比 特编码态采用时间相位编码；
[0090] 在第一实施例中，对于四态的Z基矢和X基矢时间相位编码组合集为：
[0091] {{ITi>,IT,>},{IT,>,IVl,{ITi>,IT>}, }IT>, |Ti>}},
[0092] 其中，ITi>为前脉冲时间量子态，IT2>为后脉冲时间量子态， 町-》二（|7\) + |r2》)/v5为前后时间脉冲的相对相位差为JT的量子态， |r_) = 一 |T2))A/玄为前后时间脉冲的相对相位差为0的量子态；相应的测量基矢 集为时间的Z基矢和相位的X基矢；
[0093] 在第二实施例中，对于四态的Z基矢和Y基矢时间相位编码组合集为：
[0094] {{ITi〉，ITr〉}，{ITr〉，IT2〉}，{IT2〉，ITl〉}，{ITl〉，ITi〉}}，
[0095] 其中，|Ti>为前脉冲时间量子态，|T2>为后脉冲时间量子态， I而〉二（|7\〉+ !'I了2〉)/~。为前后时间脉冲的相对相位差为正nZ2的量子 态，|71〉二G'厂 1) - 为前后时间脉冲的相对相位差为负n/2的量子态；相应 的测量基矢集为时间的Z基矢和相位的Y基矢；
[0096] 在第=实施例中，对于四态的X基矢和Y基矢时间相位编码组合集为：
[0097] {{11\〉，ITr〉}，{ITr〉，IT〉}，{IT〉，ITl〉}，{ITl〉，IT+〉}}， 阳〇9引其中，IT+)=(町多+ |尸2》)/巧:;为前后时间脉冲的相对相位差为n的 量子态，！'"T-)二（|7\〉一 |r2))/v5为前后时间脉冲的相对相位差为0的量子 态，I而> =(|7'1) +i|7'2))/v5为前后时间脉冲的相对相位差为正n/2的量子 态，in)二（|7'1》一/|T2))/v5为前后时间脉冲的相对相位差为负JT/2的量子态；相应的 测量基矢集为相位的X基矢和相位的Y基矢。
[0099] 在进一步实施例中，在制备量子态序列时，量子态组合集采用六态组合集，量子比 特编码态义用时间相位编码；例如，对于六态的Z基矢、X基矢和Y基矢时间相位编码组合 集为：
[0100] {{I Ti〉，I T+〉}，{11\〉，I T2〉}，{I T2〉，I T〉}，{I T〉，I Ti〉}，{I Ti〉，I Tr〉}，{I Tr〉，I T2〉}， {|T2〉，|Tl〉}，{|Tl〉，|Ti〉}，{|1\〉，|Tr〉}，{|Tr〉，|T〉}，（|T〉，|Tl〉}，{|Tl〉，|T+〉}}， 阳101] 其中，ITi>为前脉冲时间量子态，IT2>为后脉冲时间量子态， I7V〉二（|7\) + |7'2))/v5为前后时间脉冲的相对相位差为JT的量子态，rr_)二（町〉一仍))八5为前后时间脉冲的相对相位差为0的量子态， 1而〉二（；|ri) + /|'。>)//^为前后时间脉冲的相对相位差为正n/2的量子 态，1町〉二（1户1〉- ^|7'2))/~。为前后时间脉冲的相对相位差为负^/2的量子态；相应的 测量基矢集为时间的Z基矢、相位的X基矢和相位的Y基矢{Z，X，Y}。 阳102] 在上述实施例中，量子比特编码态除了偏振编码、时间相位编码外，基于轨道角动 量编码等，所有能用于二能级量子比特编码的自由度都适用。 阳103] 在上述实施例中，Z基矢、X基矢和Y基矢的量子态制备的偏振编码和时间相位编 码的装置有许多种，例如，应用90度法拉第反射镜制备量子态和测量、相位调制器、偏振分 束器和环形器构成的偏振编码装置和测量装置、直接使用不同激光器代表不同偏振态的制 备转置、被动光学器件如分束器、偏振分束器、偏振控制器构成的被动偏振测量装置、不等 臂马赫增德尔干设仪、相位调制器及强度调制器构成的相位时间编码装置，平面光波导PLC 干设、与相位调制器构成的时间相位编码装置等都属于本实用新型的保护范围。
[0104] 基于上述工作原理的介绍，下面通过具体实施例对本实用新型中量子数字签名系 统进行详细描述。
[01化]如图2所示，图2为本实用新型第一实施例提出的一种量子数字签名系统的结构 不意图。
[0106]参照图2,本实用新型实施例提供了一种量子数字签名系统，包括激光器光源 2-1、第一偏振控制器2-2、第一环形器2-3、第一偏振分束器2-4、第一相位调制器2-5、分束 器2-6、第一量子信道2-7、第二偏振控制器2-8、第二环形器2-9、第二偏振分束器2-10、第 二相位调制器2-11、第=偏振控制器2-12、第=偏振分束器2-13、第一单光子探测器2-14、 第二单光子探测器2-15、第二量子信道2-16、第四偏振控制器2-17、第=环形器2-18、第四 偏振分数器2-19、第=相位调制器2-20、第五偏振控制器2-21、第五偏振分束器2-22、第= 单光子探测器2-23、第四单光子探测器2-24,所述的激光光源2-1连接所述第一偏振控制 器2-2的一端，所述第一环形器2-3的第一端口 2-3A连接所述第一偏振控制器的另一端， 所述第一环形器2-3的第二端口 2-3B连接所述第一偏振分束器2-4的第一端口 2-4A，所述 第一偏振分束器2-4的第二端口连接所述第一相位调制器2-5的一端，所述第一相位调制 器2-5的另一端口连接所述第一偏振分束器2-4的第=端口 2-4C，所述第一环形器2-3的 第=端口 2-3C连接所述分束器2-6的第一端口 2-6A，所述分束器2-6的第二端口 2-她连接 所述第一量子信道2-7的一端，所述第一量子信道2-7的另一端连接所述第二偏振控制器 2-8的一端，所述第二偏振控制器2-8的另一端连接所述第二环形器2-9的第一端口 2-9A， 所述第二环形器2-9的第二端口 2-9B连接所述第二偏振分束器2-10的第一端口 2-10A，所 述第二偏振分束器2-10的第二端口 2-10B连接所述第二相位调制器2-11的一端，所述第 二相位调制器2-11的另一端连接所述第二偏振分束器2-10的第=端口 2-10C，所述第二 环形器2-9的第=端口 2-9C连接所述第=偏振控制器2-12的一端，所述第=偏振控制器 2-12的另一端连接所述第=偏振分束器2-13的第一端口 2-13A，所述第=偏振分束器2-13 的第二端口 2-13B连接所述第一单光子探测器2-14,所述第=偏振分束器2-13的第=端口 2-13C连接所述第二单光子探测器2-15,所述分束器2-6的第=端口 2-6C连接所述第二量 子信道2-16的一端，所述第二量子信道2-16的另一端连接所述第四偏振控制器2-17的一 端，所述第四偏振控制器2-17的另一端连接所述第=环形器2-18的第一端口 2-18A，所述 第=环形器2-18的第二端口 2-18B连接所述第四偏振分束器2-19的第一端口 2-19A，所 述第四偏振分束器2-19的第二端口 2-19B连接所述第=相位调制器2-20的一端，所述第 =相位调制器2-20的另一端连接所述第四偏振分束器2-19的第=端口 2-19C，所述第= 环形器2-18的第=端口 2-18C连接所述第五偏振控制器2-21的一端，所述第五偏振控制 器2-21的另一端连接所述第五偏振分束器2-22的第一端口 2-22A，所述第五偏振分束器 2-22的第二端口 2-22B连接所述第=单光子探测器2-23,所述第五偏振分束器2-22的第 =端口 2-22C连接所述第四单光子探测器2-24。
[0107] 在具体工作过程中，Alice用激光光源2-1发送线性偏振的光脉冲输入到第一偏 振控制器2-2,光脉冲的偏振量子态经过偏振控制器的么正变换后变为水平偏振与垂直偏 振的相干叠加，光脉冲进入由第一环形器2-3、第一偏振分束器2-4和第一相位调制器2-5 构成偏振比特编码器，制备偏振量子比特态，使用分束器2-6将光脉冲分成两个独立的脉 冲形成两份复制的量子态，一份发送给Bob另一份发送给化arlie。到达Bob的光脉冲经过 第二偏振控制器2-8后与Alice的参考系一致，量子态进入的由第二环形器2-9、第二偏振 分束器2-10和第二相位调制器2-11构成的主动基矢选择器进行基矢选择，最后进入第= 偏振分束器进行投影测量。到达化arlie的光脉冲经过第=偏振控制器2-17后与Alice的 参考系一致，量子态进入由第=环形器2-18、第四偏振分束器2-19和第=相位调制器2-20 构成的主动基矢选择器进行基矢选择，最后进入第=偏振分束器进行投影测量。Alice制备 的量子态可W是随机地处于Z基矢和X基矢的本征态，相应的Bob和化arlie分