束器（2-6)的第二端口（2-6B)连接第一 量子信道（2-7)的一端，分束器（2-6)的第三端口（2-6C)连接第二量子信道（2-16)的一 端； 消息认证模块包括第二偏振控制器（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)、第三偏振控制器（2-12)、第三偏振分束器（2-13)、第一单 光子探测器（2-14)、第二单光子探测器（2-15);第一量子信道（2-7)的另一端连接第二偏 振控制器（2-8)的一端，第二偏振控制器（2-8)的另一端连接第二环形器（2-9)的第一端 口（2-9A)，第二环形器（2-9)的第二端口（2-9B)连接第二偏振分束器（2-10)的第一端口 (2-10A)，第二偏振分束器（2-10)的第二端口（2-10B)连接第二相位调制器（2-11)的一 端，第二相位调制器（2-11)的另一端连接第二偏振分束器（2-10)的第三端口（2-10C)，第 二环形器（2-9)的第三端口（2-9C)连接第三偏振控制器（2-12)的一端，第三偏振控制器 (2-12)的另一端连接第三偏振分束器（2-13)的第一端口（2-13A)，第三偏振分束器（2-13) 的第二端口（2-13B)连接第一单光子探测器（2-14)，第三偏振分束器（2-13)的第三端口 (2-13C)连接第二单光子探测器（2-15); 消息验证模块包括第四偏振控制器（2-17)、第三环形器（2-18)、第四偏振分数器 (2-19)、第三相位调制器（2-20)、第五偏振控制器（2-21)、第五偏振分束器（2-22)、第三单 光子探测器（2-23)、第四单光子探测器（2-24);第二量子信道（2-16)的另一端连接第四偏 振控制器（2-17)的一端，第四偏振控制器（2-17)的另一端连接第三环形器（2-18)的第一 端口（2-18A)，第三环形器（2-18)的第二端口（2-18B)连接第四偏振分束器（2-19)的第一 端口（2-19A)，第四偏振分束器（2-19)的第二端口（2-19B)连接第三相位调制器（2-20)的 一端，第三相位调制器（2-20)的另一端连接第四偏振分束器（2-19)的第三端口（2-19C)， 第三环形器（2-18)的第三端口（2-18C)连接第五偏振控制器（2-21)的一端，第五偏振控 制器（2-21)的另一端连接第五偏振分束器（2-22)的第一端口（2-22A)，第五偏振分束器 (2-22)的第二端口（2-22B)连接第三单光子探测器（2-23)，第五偏振分束器（2-22)的第 三端口（2-22C)连接第四单光子探测器（2-24)。2. 根据权利要求1所述的量子数字签名系统，其特征在于，第一量子信道（2-7)为光 纤、自由空间、光波导、分立光学元件中任意一个或多个组合，和/或，第二量子信道（2-16) 为光纤、自由空间、光波导、分立光学元件中任意一个或多个组合。3. 根据权利要求1或2所述的量子数字签名系统，其特征在于，光源（2-1)采用激光光 源，或者，光源（2-1)采用两个单光子光源。4. 一种量子数字签名系统，其特征在于，包括：消息签名模块、消息认证模块、消息验 证模块，其中，消息签名模块与消息认证模块通过第一量子信道连接，消息签名模块与消息 验证模块通过第二量子信道连接； 消息签名模块包括第一光源（3-1)、第二光源（3-2)、第三光源（3-3)、第四光源（3-4)、 第一偏振分束器（3-5)、第二偏振分束器（3-6)、第一偏振控制器（3-7)、第二偏振控制器 (3-8)、第一分束器（3-9);第一光源（3-1)连接第一偏振分束器（3-5)的第二端口（3-5B)， 第二光源（3-2)连接第一偏振分束器（3-5)的第三端口（3-5C)，第一偏振分束器（3-5)的 第一端口（3-5A)连接第一偏振控制器（3-7)的一端，第三光源（3-3)连接第二偏振分束器 (3-6)的第二端口（3-6B)，第四光源（3-4)连接第二偏振分束器（3-6)的第三端口（3-6C)， 第二偏振分束器（3-6)的第一端口（3-6A)连接第二偏振控制器（3-8)的一端，第一分束器 (3-9)的第一端口（3-9A)连接第一偏振控制器（3-7)的另一端，第一分束器（3-9)的第二 端口（3-9B)连接第二偏振控制器（3-8)的另一端，第一分束器（3-9)的第三端口（3-9C) 连接第一量子信道（3-10)的一端，第一分束器（3-9)的第四端口（3-9D)连接第二量子信 道（3-20)的一端； 消息认证模块包括第二分束器（3-11)、第三偏振控制器（3-12)、第三偏振分束器 (3-13)、第一单光子探测器（3-14)、第二单光子探测器（3-15)、第四偏振控制器（3-16)、第 四偏振分束器（3-17)、第三单光子探测器（3-18)、第四单光子探测器（3-19);第一量子信 道（3-10)的另一端连接第二分束器（3-11)的第一端口（3-11A)，第二分束器（3-11)的 第二端口（3-11B)连接第三偏振控制器（3-12)的一端，第三偏振控制器（3-12)的另一 端连接第三偏振分束器（3-13)的第一端口（3-13A)，第三偏振分束器（3-13)的第二端口 (3-13B)连接第一单光子探测器（3-14)，第三偏振分束器（3-13)的第三端口（3-13C)连接 第二单光子探测器（3-15)，第二分束器（3-11)的第三端口（3-11C)连接第四偏振控制器 (3-16)的一端，第四偏振控制器（3-16)的另一端连接第四偏振分束器（3-17)的第一端口 (3-17A)，第四偏振分束器（3-17)的第二端口（3-17B)连接第三单光子探测器（3-18)，第四 偏振分束器（3-17)的第三端口（3-17C)连接第四单光子探测器（3-19); 消息验证模块包括第三分束器（3-21)、第五偏振控制器（3-22)、第五偏振分束器 (3-23)、第五单光子探测器（3-24)、第六单光子探测器（3-25)、第六偏振控制器（3-26)、第 六偏振分束器（3-27)、第七单光子探测器（3-28)、第八单光子探测器（3-29);第二量子信 道（3-20)的另一端连接第三分束器（3-21)的第一端口（3-21A)，第三分束器（3-21)的 第二端口（3-21B)连接第五偏振控制器（3-22)的一端，第五偏振控制器（3-22)的另一 端连接第五偏振分束器（3-23)的第一端口（3-23A)，第五偏振分束器（3-23)的第二端口 (3-23B)连接第五单光子探测器（3-24)，第五偏振分束器（3-23)的第三端口（3-23C)连接 第六单光子探测器（3-25)，第三分束器（3-21)的第三端口（3-21C)连接第六偏振控制器 (3-26)的一端，第六偏振控制器（3-26)的另一端连接第六偏振分束器（3-27)的第一端口 (3-27A)，第六偏振分束器（3-27)的第二端口（3-27B)连接第七单光子探测器（3-28)，第六 偏振分束器（3-27)的第三端口（3-27C)连接第八单光子探测器（3-29)。5. 根据权利要求4所述的量子数字签名系统，其特征在于，第一量子信道（3-10)为光 纤、自由空间、光波导、分立光学元件中任意一个或多个组合，和/或，第二量子信道（3-20) 为光纤、自由空间、光波导、分立光学元件中任意一个或多个组合。6. 根据权利要求4或5所述的量子数字签名系统，其特征在于，第一光源（3-1)采用激 光光源，或者，第一光源（3-1)采用两个单光子光源； 和/或，第二光源（3-2)采用激光光源，或者，第二光源（3-2)采用两个单光子光源； 和/或，第三光源（3-3)采用激光光源，或者，第三光源（3-3)采用两个单光子光源； 和/或，第四光源（3-4)采用激光光源，或者，第四光源（3-4)采用两个单光子光源。7. -种量子数字签名系统，其特征在于，包括：消息签名模块、消息认证模块、消息验 证模块，其中，消息签名模块与消息认证模块通过第一量子信道连接，消息签名模块与消息 验证模块通过第二量子信道连接； 消息签名模块包括光源（4-1)、第一分束器（4-2)、第一相位调制器（4-3)、第二分束器 (4-4)、强度调制器（4-5)、第三分束器（4-6);光源（4-1)连接第一分束器（4-2)的第一端 口（4-2A)，第一分束器（4-2)的第二端口（4-2B)连接第一相位调制器（4-3)的一端，第一 相位调制器（4-3)的另一端连接第二分束器（4-4)的第二端口（4-4B)，第二分束器（4-4) 的第三端口（4-4C)连接第一分束器（4-2)的第三端口（4-2C)，第二分束器（4-4)的第一 端口（4-4A)连接强度调制器（4-5)的一端，强度调制器（4-5)的另一端连接第三分束器 (4-6)的第一端口（4-6A)，第三分束器（4-6)的第二端口（4-6B)连接第一量子信道（4-7) 的一端，第三分束器（4-6)的第三端口（4-6C)连接第二量子信道（4-15)的一端； 消息认证模块包括第四分束器（4-8)、第五分束器（4-9)、第二相位调制器（4-10)、第 六分束器（4-11)、第一单光子探测器（4-12)、第二单光子探测器（4-13)、第三单光子探测 器（4-14);第一量子信道（4-7)的另一端连接第四分束器（4-8)的第一端口（4-8A)，第四 分束器（4-8)的第二端口（4-8B)连接第五分束器（4-9)的第一端口（4-9A)，第五分束器 (4-9)的第二端口（4-9B)连接第六分束器（4-11)的第一端口（4-11A)，第五分束器（4-9) 的第三端口（4-9C)连接第二相位调制器（4-10)的一端，第二相位调制器（4-10)的另一端 连接第六分束器（4-11)的第二端口（4-11B)，第六分束器（4-11)的第三端口（4-11C)连接 第一单光子探测器（4-12)，第六分束器（4-11)的第四端口（4-11D)连接第二单光子探测器 (4-13)，第四分束器（4-8)的第三端口（4-8C)连接第三单光子探测器（4-14); 消息验证模块包括第七分束器（4-16)、第八分束器（4-17)、第三相位调制器（4-18)、 第九分束器（4-19)、第四单光子探测器（4-20)、第五单光子探测器（4-21)、第六单光子探 测器（4-22);第二量子信道（4-15)的另一端连接第七分束器（4-16)的第一端口（4-16A)， 第七分束器（4-16)的第二端口（4-16B)连接第八分束器（4-17)的第一端口（4-17A)，第 八分束器（4-17)的第二端口（4-17B)连接第九分束器（4-19)的第一端口（4-19A)，第八 分束器（4-17)的第三端口（4-17C)连接第三相位调制器（4-18)的一端，第三相位调制器 (4-18)的另一端连接第九分束器（4-19)的第二端口（4-19B)，第九分束器（4-19)的第三 端口（4-19C)连接第四单光子探测器（4-20)，第九分束器（4-19)的第四端口（4-19D)连接 第五单光子探测器（4-21)，第七分束器（4-16)的第三端口（4-16C)连接第六单光子探测器 (4-22)〇8. 根据权利要求7所述的量子数字签名系统，其特征在于，第一量子信道（4-7)为光 纤、自由空间、光波导、分立光学元件中任意一个或多个组合，和/或，第二量子信道（4-15) 为光纤、自由空间、光波导、分立光学元件中任意一个或多个组合。9. 根据权利要求7或8所述的量子数字签名系统，其特征在于，光源（4-1)采用激光光 源，或者，光源（4-1)采用两个单光子光源。
【专利摘要】本实用新型提出了一种量子数字签名系统，包括消息签名模块、消息认证模块和消息验证模块，消息签名模块制备具有复制性的两个量子态序列并分别发送给消息认证模块和消息验证模块；消息认证模块和消息验证模块对量子比特编码态进行测量并根据测量比特计算量子比特编码态的确定性，基于量子比特编码态的确定性消息认证模块和消息验证模块分别计算测试比特的关联性；在关联性满足要求时，消息认证模块根据对应的认证比特串与消息签名模块的基本比特串进行比较对签名消息进行认证；在认证通过之后消息验证模块根据对应的验证比特串与消息签名模块的基本比特串进行比较对签名消息进行验证。本实用新型克服了现有量子数字签名方案的全部技术挑战。
【IPC分类】H04B10/70, H04L9/32, H04L9/08, H04L29/06
【公开号】CN204993393
【申请号】CN201520504254
【发明人】尹华磊, 富尧, 陈增兵
【申请人】中国科学技术大学先进技术研究院
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年7月9日