无条件安全的量子选举方案

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1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文2013年5月ByRuiruiZhouAThesisSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringInstituteofInformationEngineeringMay,2013中国科学院信息工程研究所研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在杨

2、理导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特另UDri以标注和致谢的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国科学院信息工程研究所或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示谢意。论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。学位论文作者签名：、虱撕饰签字日期：Dl≥年∑月J厶日学位论文版权使用授权说明本学位论文作者完全了解中国科学院信息工程研究所有关保留、使用学位论文的规定。特授权中国科学院信息工程研究所可以将学位论文的全部或部分内容编入有关

3、数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅和借阅。同意研究所向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的论文在解密后应遵循此规定)学位论文作者签名：l司坼嘶导师签名：签字日期：历f≥年妄月I占日杨坦签字日期：2矿I声厂月J6日摘要公平的选举是现代社会的基本需求之一。传统的选举方式常常要求选民在指定的时间到指定的地点投票，并通过人工的方式对选票进行统计。这种方式容易受到人为环境的影响，已经逐渐满足不了人们的需求。随着信息时代的到来，传统的选举方式逐渐被基于Internet的电子选举所代替。目前的电子选举方案的安全性多是基

4、于解决某个数学难题的困难性假定，例如大数因子分解等，无法从数学上证明其无条件安全性。基于量子密码的量子选举方案因其无条件安全性逐渐受到人们的关注。本文首先提出了一种无条件安全的匿名量子密钥分配协议，并在此基础上构造了一种基于共轭编码的无条件安全的量子选举方案，该方案满足选举的完全性，合理性，私密性，合法性，不可重复性，公平性以及可验证性。在这个选举方案中最重要的技术是使用量子态来进行无条件安全的经典信息匿名传输。和之前的量子选举方案不同，我们没有涉及到纠缠态的使用。这个方案在有噪环境下仍能够正常运行，且适合有多个候选人的大规模选举。此外，选举中的任何作

5、弊行为都是可察觉的。上述方案中假设选举管理者和计票者是永远独立的双方，不会联合起来对选票进行追踪，这在现实中是很难实现的，因为没有有效的方法来保证参与者永远不联合起来进行作弊。考虑到这一情况，我们构造了一种分布式的选举方案，该方案中选举管理者由某一特定时间内不能联合作弊的两个成员组成，通过完善量子加密来保证匿名性。选举结束之后，除选民外的任何人都无法将选民和其选票对应起来，即使选举管理者和计票者联合起来作弊也无法对选票进行追踪。这种方案可以防止选举结束后管理者和计票者联合起来破坏选举的匿名性，降低了管理者和计票者的诚信度对选举匿名性的威胁。关键词：量子

6、密钥分配，量子选举，共轭编码，完善量子加密AbstractSecurityandprivacyaretwokeypropertiesthatshouldbeguaranteedinanelectionscheme．Inatraditionalelectionschemetherealwayshasaspecificloca-tionforthevoterstovoteduringaperiodoftime，andthecounterusesartificialwaytocounttheballots．Thiskindofschemeiseasilyaf

7、fectedbytheenviron-mentandcannotsatisfypeople’Srequirement．Withtheadventofinformationage，electronicvotingschemeisappealingasanalternativetothetraditionalpa-perballotsmethod．Thesecurityofelectronicvotingschemesalwaysdependonthedifficultyofsolvingcertaindifficultmathematicalproble

8、ms7suchasfactoringlargenumbersandsolvingdiscret