(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 20221085983 0.4 (22)申请日 2022.07.22 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114944920 A (43)申请公布日 2022.08.26 (73)专利权人 中国科学技术大学 地址 230026 安徽省合肥市包河区金寨路 96号 (72)发明人 杨威　钱云潇　黄刘生　 (74)专利代理 机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 专利代理师 樊晓 (51)Int.Cl. H04L 9/30(2006.01) H04L 9/08(2006.01)H04B 10/70(2013.01) (56)对比文件 US 202015 3619 A1,2020.0 5.14 CN 113645034 A,2021.1 1.12 CN 114745111 A,2022.07.12 US 2020090072 A1,2020.0 3.19 CN 113556229 A,2021.10.26 CN 109257183 A,2019.01.2 2 WO 2021213 631 A1,2021.10.28 CN 114640448 A,202 2.06.17 施荣华等.基于正则图上量子游走的仲裁量 子签名方案. 《电子与信息学报》 .2020,(第01 期), 骆浩等.二维量子随机行 走及其物理实现. 《量子光学 学报》 .201 1,(第03期), 审查员 钱坤 (54)发明名称 基于离散量子游走公钥加密系统的量子通 信方法 (57)摘要 本公开提供了一种基于离散量子游走公钥 加密系统的量子通信方法。 该方法包括根据随机 生成的m个第一信息加密参数集， 生成m个第一量 子游走线路， 其中， m个第一信息加密参数集与m 个第一量子游走线路一一对应， m为大于或者等 于1的整数； 根据m个第一信息加密参数集和m个 第一量子游走线路， 生成m对量子态序列， 并将其 确定为m对公钥； 利用对称密钥对m对公钥进行排 列， 得到长度为2m的第一目标量子态序列， 对称 密钥是信息接收端和 信息发送端预先设置的； 将 第一目标量子态序列传输至信息发送端， 以使 得 信息发送端根据第一目标量子态序列和待发送 信息， 生成编码信息； 根据对称密钥， 从来自信息 发送端的编码信息中确定待发送信息 。 权利要求书3页 说明书19页 附图6页 CN 114944920 B 2022.10.28 CN 114944920 B 1.一种基于离散量子游走公钥加密系统 的量子通信方法， 应用于与信息发送端通信连 接的信息 接收端， 其特 征在于， 包括： 根据随机生成的m个第一信息加密参数集， 生成m个第一量子游走线路， 其中， 所述m个 第一信息加密参数集与所述m个第一量子游走线路一一对应， m为大于或者等于1的整 数， 所 述第一信息加密参数集包括用于公钥加密系统进行加密的多个参数； 根据所述m个第 一信息加密参数集和所述m个第一量子游走线路， 生成m对量子态序列， 并将其确定为m对公钥； 利用对称密钥对所述m对公钥进行排列， 得到长度为2m的第一目标量子态序列， 其中， 所述对称密钥是 所述信息 接收端和所述信息发送端预 先设置的； 将所述第一目标量子态序列传输至所述信 息发送端， 以使得所述信 息发送端根据 所述 第一目标量子态序列和待发送信息， 生成编码信息； 根据所述对称密钥， 从来自所述信息发送端的所述编码信息中确定所述待发送信息 。 2.根据权利要求1所述的量子通信方法， 其特征在于， 所述第 一信息加密参数集包括使 用次数参数和量子门构 造参数， 所述使用次数参数表征第一量子门在所述第一量子游走线 路中的使用次数； 其中， 所述根据随机生成的m个第一信息加密参数集， 生成m个第一量子游走线路， 包 括： 根据每个所述第 一信息加密参数集中的所述使用次数参数和所述量子门构造参数， 确 定与所述第一信息加密参数集对应的所述第一 量子门； 根据每个所述第 一量子门和与所述第 一量子门对应的所述使用次数参数， 构建与 所述 第一量子门对应的所述第一 量子游走线路； 所述第一信息加密参数集还 包括第一随机参数和第二随机参数； 其中， 所述根据所述m个第一信息加密参数集和所述m个第 一量子游走线路， 生成m对量 子态序列， 并将其确定为m对公钥， 包括： 针对每个所述第 一信息加密参数集， 根据 所述第一随机参数和所述第 二随机参数确定 量子态位置态和硬币比特； 根据所述量子态位置态、 所述硬币比特和与所述第 一信息加密参数集对应的所述第 一 量子游走线路， 生成一对所述 量子态序列； 将与m个所述第一信息加密参数集对应的m对量子态序列， 确定为所述公钥。 3.根据权利要求1所述的量子通信方法， 其特征在于， 所述对称密钥包括第 二信息加密 参数集， 所述第二信息加密参数集包括第三 随机参数， 所述第二信息加密参数集包括用于 公钥加密系统进行加密的多个参数； 其中， 所述利用对称密钥对所述m对公钥进行排列， 得到长度为2m的第 一目标量子态序 列， 包括： 针对每对公钥， 在确定所述第三随机参数为第一预设数值的情况下， 将所述公钥的参 数进行重新 排列， 得到一对第一中间量子态序列； 在确定所述第 三随机参数为第 二预设数值的情况下， 将所述公钥确定为一对第 一中间 量子态序列； 根据m对所述第一中间量子态序列， 生成所述第一目标量子态序列。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114944920 B 24.根据权利要求1所述的量子通信方法， 其特征在于， 所述根据所述对称密钥， 从来自 所述信息发送端的所述编码信息中确定所述待发送信息， 包括： 根据所述编码信息和所述对称密钥， 得到第二目标量子态序列； 根据所述对称密钥和与所述第 二目标量子态序列对应的所述第 一信息加密参数集， 构 建第二量子游走线路； 根据所述第二 量子游走线路和所述第二目标量子态序列， 得到测量结果； 根据所述测量结果确定所述待发送信息 。 5.根据权利要求4所述的量子通信方法， 其特征在于， 所述根据 所述第二量子游走线路 和所述第二目标量子态序列， 得到测量结果， 包括： 利用所述第 二量子游走线路对所述第 二目标量子态序列进行还原， 得到还原后的第 二 目标量子态序列； 利用测量基对所述还原后的第二目标量子态序列进行测量， 得到所述测量结果。 6.根据权利要求4或5所述的量子通信方法， 其特征在于， 所述测量结果如公式 （1） 所 示， 所述待发送信息如公式 （2） 所示：            （1）            （2） 其中， 为 的整数， 为量子系统的维度， 为待发送信息， 为第一测量结 果； 为第二测量结果， 即待解析的硬币比特。 7.根据权利要求6所述的量子通信方法， 其特 征在于， 还 包括： 利用检验硬币比特与所述待解析的硬币比特进行对比， 得到对比结果； 在所述对比结果表明所述检验硬币比特与 所述待解析的硬币比特一致的情况下， 将所 述量子通信方法使用的信道确定为 安全信道； 在所述对比结果表明所述检验硬币比特与 所述待解析的硬币比特不一致的情况下， 将 所述量子通信方法使用的信道确定为 危险信道。 8.一种基于离散量子游走公钥加密系统 的量子通信方法， 应用于与信息接收端通信连 接的信息发送端， 其特 征在于， 包括： 接收来自于所述信息接收端发送的第一目标量子态序列， 其中， 所述第一目标量子态 序列是所述信息接收端利用对称密钥分别对m对公钥进 行排列得到的， 所述m对公钥是根据 每个第一信息加密参数集和与所述第一信息加密参数集对应的第一量子游走线路确定的， 所述第一信息加密参数集是所述信息接 收端随机生成的， m个所述第一量子游走线路是根 据每个所述第一信息加密参数集生成的， 所述对称密钥是所述信息接收端和所述信息发送 端预先共享的， 所述第一信息加密参数集包括表征用于公钥加密系统进行加密的多个参 数； 根据所述第一目标量子态序列和待发送信息， 生成编码信息； 将所述编码信息发送至所述信息接收端， 以使得所述信息接收端根据所述对称密钥， 从所述编码信息中确定所述待发送信息 。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114944920 B 3