量子时间戳标记的制作方法

背景技术：

1、时间戳标记是重要的应用，并且如果需要信任进行时间戳标记的一方，那么需要一些涉及可信第三方的方法来生成证明。

2、然而，与第三方的任何通信都会产生网络延迟。这增加了时间戳的不确定性，该不确定性会对时间戳的应用产生重大影响，因为处理项目的速度部分地依赖于时间戳的准确性。提供可验证的时间戳的一种方法是使用第三方可信验证器。如果第三方例如从时间戳标记实体接收项目(例如，数字记录)或经散列的项目(即，数字记录的加密散列)(可选地项目或经散列的项目用数字签名进行了签名)，然后对数字记录添加数字时间戳，并且用针对标记了时间戳的项目的他们自己的签名对整个结果串进行签名，则这将有效地传统地提供针对时间戳的验证方法。但是，在通过网络向第三方发送要被可验证地标记时间戳的数字信息所花费的时间中，将存在时延和不确定性。

3、期望提供克服该问题并使时间戳标记实体能够在不被要求首先将待标记时间戳的项目发送给第三方的情况下提供时间戳的技术。

4、本文描述的示例不限于解决背景技术部分中提及的问题的示例。

技术实现思路

1、本发明的优选方面和实施方式的示例如所附的独立和从属权利要求中所阐述。

2、提供本技术实现要素：是为了以简化的形式介绍在下面的具体实施方式中进一步描述的概念的选择。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

3、提供了一种在时间戳标记设备处对项目标记时间戳的方法。所述时间戳标记设备包括传统计算设备和量子计算设备。该方法包括：在传统计算设备处获得待标记时间戳的项目，并且基于所接收的项目确定输入令牌。该方法还包括：在量子计算设备处经由量子通道从验证器接收随机生成的量子状态，其中，所述随机生成的量子状态是在时间t接收的；并且使用时间戳标记设备将所述随机生成的量子状态与所述输入令牌组合，以产生与时间t相关联的时间戳证明令牌。

4、因为不可克隆定理造成不能克隆随机生成的状态，并且不是来自量子状态的所有信息都能通过测量提取，因此不可能复制接收到的随机生成的量子状态。因此，上述方法使得非信任的时间戳标记设备能够在不被要求向第三方发送项目的情况下对项目标记时间戳，因为时间戳标记设备不能将接收到的随机生成的量子状态重新用于后续的时间戳。

5、在一些示例中，使用时间戳标记设备将随机生成的量子状态与输入令牌组合包括：对随机生成的量子状态执行量子运算，使得所述量子运算中的至少一些量子运算与输入令牌有关，其中，对随机生成的量子状态执行量子运算包括测量随机生成的量子状态以获得与时间t相关联的时间戳证明令牌。通过使用与输入令牌有关的量子运算，给出了增强的安全性。

6、在一些示例中，对随机生成的量子状态执行量子运算，使得所述量子运算中的至少一些量子运算与输入令牌有关包括：通过使用输入令牌来确定用于测量随机生成的量子状态的测量基序列，来测量量子状态以基于输入令牌获得时间戳证明令牌。时间戳标记设备和验证器两者都可以知道如何根据输入令牌选择测量基的规则。传统计算设备可以被用于根据输入令牌确定测量基集合，并且量子计算设备然后可以在所确定的基中实现测量。改变量子状态的测量基可以例如包括改变干涉仪的状态(对于相位编码的光子量子比特(qubit))或偏振束划分器的取向。因此，这使得时间戳证明令牌能够依赖于输入令牌。

7、在其他示例中，该方法还包括：在传统计算设备处根据输入令牌确定输入量子状态，并且在量子计算设备处在该输入量子状态中准备量子寄存器。对从验证器接收的随机生成的量子状态执行量子运算使得量子运算中的至少一些量子运算与输入令牌有关还包括在测量随机生成的量子状态之前使用量子门序列来混合输入量子状态和随机生成的量子状态。混合输入量子状态和随机生成的量子状态可以包括纠缠这两个量子状态。在其他示例中，混合输入量子状态和随机生成的量子状态可以包括在这两个量子状态之间生成非传统相关(例如，创建纠缠或量子失谐)。在一些示例中，门序列是时间戳标记设备和验证器两者都知道的预定门序列。在其他示例中，可以根据已知模式(例如，时间戳标记设备和验证器都知道的)来选择量子门序列，诸如使用输入令牌的一部分。使用量子门来混合/纠缠输入量子状态与随机生成的量子状态/在输入量子状态与随机生成的量子状态之间生成相关以在不了解随机生成的量子状态的情况下难以传统地伪造的方式提供了使量子运算与输入状态有关/使量子运算依赖于输入状态的方式。

8、在其他示例中，对随机生成的量子状态执行量子运算使得量子运算中的至少一些量子运算与输入令牌有关包括：在传统计算设备处基于输入令牌确定量子运算序列；以及在测量随机生成的量子状态之前，在量子计算设备处对随机生成的量子状态实施所确定的量子运算序列。基于输入令牌确定量子运算序列的方法可以是时间戳标记设备和验证器两者知道的。实施所确定的量子运算序列可以包括使量子计算设备对随机生成的量子状态应用或执行运算。再次地，使用依赖于输入令牌的运算以在不了解随机生成的量子状态的情况下难以传统地伪造的方式提供了使量子运算依赖于输入状态的方式。

9、在一些示例中，该方法还包括在获得时间戳证明令牌的阈值时间段内向验证器发送时间戳证明令牌和待标记时间戳的项目和/或输入令牌。该方法还可以包括响应于向验证器发送时间戳证明令牌，接收时间戳证明令牌的接收确认和/或有效性。这使得验证器能够确保每个所发送的随机生成的量子状态接近于时间t被使用，并且不被存储以备后用。

10、在一些示例中，该方法还包括从验证器接收对时间戳证明令牌的至少部分的请求。然后，该方法包括响应于该请求而向验证器提供时间戳证明令牌的该至少部分以及待标记时间戳的项目和/或输入令牌。时间戳证明令牌的部分可以包括时间戳证明令牌的整体。然而，在其他示例中，时间戳证明令牌的部分可以是时间戳证明令牌的一部分，使得验证器可以验证时间戳证明令牌。通过使验证器随机地请求时间戳证明令牌，时间戳标记设备存储随机生成的量子状态以供以后使用变得更加困难，因为在任何时候器可能被要求向验证器发送来自该随机生成的量子状态的时间戳证明令牌。

11、在一些示例中，基于所接收的项目确定输入令牌包括：根据输入令牌或待标记时间戳的项目中的先前时间戳证明令牌的至少部分来确定输入令牌。由于输入令牌是基于待标记时间戳的项目的，这意味着输入令牌将基于先前时间戳证明令牌。这证明了先前的随机生成的量子状态被使用，而不是被存储以备后用。

12、在一些示例中，根据输入令牌或待标记时间戳的项目中的先前时间戳证明令牌的至少部分来确定输入令牌包括对先前时间戳证明令牌的至少部分进行散列，并且将先前时间戳证明令牌的至少部分的散列并入待标记时间戳的项目或输入令牌中。这提供了并入先前时间戳证明令牌的部分而不在当前待标记时间戳的项目/输入令牌中透露先前时间戳证明令牌的方法。这也限制了先前时间戳证明令牌延长待标记时间戳的项目/输入令牌的程度。

13、在一些示例中，该方法还包括将时间戳证明令牌存储在诸如区块链的分布式账本上。在一些情况下，根据输入令牌或待标记时间戳的项目中的先前时间戳证明令牌的至少部分来确定输入令牌包括将分布式账本的先前条目或记录(例如，区块链的先前区块)并入待标记时间戳的项目或输入令牌中。这提供了存储和访问先前时间戳证明令牌的便利方式，并且还可以使得能够与验证器共享先前时间戳证明令牌。

14、在一些示例中，获得待标记时间戳的项目包括在时间t之前接收待标记时间戳的项目，或者当到时间t还没有接收到待标记时间戳的项目时，获得预定值作为待标记时间戳的项目。在其他示例中，如果到时间t还没有获得其他待标记时间戳的项目，则预定文件或项目可以用作待标记时间戳的项目。这确保了时间戳标记设备使用随机生成的量子状态执行时间戳运算，即使没有项目需标记时间戳。这使得时间戳标记设备能够向验证器确认随机生成的量子状态已经被使用并且没有被存储。

15、在一些示例中，从验证器接收随机生成的量子状态包括从验证器的第一源接收第一随机生成的量子状态。该方法然后还包括在量子计算设备处经由量子通道从验证器的第二源接收第二随机生成的量子状态，其中，第二随机生成的量子状态是在时间t接收的。对随机生成的量子状态执行量子运算使得所述量子运算中的至少一些量子运算与输入令牌有关包括对第一随机生成的量子状态和第二随机生成的量子状态执行量子运算使得所述量子运算中的至少一些量子运算与所述输入令牌有关。验证器的第一源和第二源在空间上围绕时间戳标记设备分布。在另外的示例中，还在时间t经由量子通道从验证器的第三源接收第三量子状态。对所述随机生成的量子状态执行量子运算使得所述量子运算中的至少一些量子运算与所述输入令牌有关包括对所述第一、第二和第三随机生成的量子状态执行量子运算使得所述量子运算中的至少一些量子运算与所述输入令牌有关。验证器的第一源、第二源和第三源在空间上围绕时间戳标记设备分布。这防止时间戳标记设备通过移动靠近或远离验证器来改变其接收随机生成的量子状态的时间而给出不准确的时间戳。

16、提供了一种在验证器处执行的向时间戳标记设备提供随机生成的量子状态的方法。验证器包括传统计算设备和量子计算设备。在验证器处执行的方法包括在量子计算设备处准备随机生成的量子状态并向时间戳标记设备发送随机生成的量子状态。由验证器执行的方法还包括在传统计算设备处记录随机生成的量子状态的表示，并且记录向时间戳标记设备发送随机生成的量子状态的时间t’。使验证器安全地准备随机生成的量子状态意味着时间戳标记设备不知道随机生成的量子状态。这防止了时间戳标记设备执行其操作的任何传统仿真或生成随机生成的量子状态的多个副本。

17、在一些示例中，由验证器执行的方法还包括验证时间戳。因此，该方法可以还包括：在验证器的传统计算设备处接收时间t的指示、与时间t相关联的时间戳证明令牌以及待标记时间戳的项目和/或输入令牌，基于时间t确定时间t”，其中，时间t”表示在时间t处在时间戳标记设备处接收的随机生成的量子状态从验证器发送的时间，查找与时间t”相关联的随机生成的量子状态的传统表示，执行由时间戳标记设备执行的量子运算的传统仿真，以及基于传统仿真的结果来验证时间t”与时间t’匹配。由于验证器知道随机生成的量子状态的传统表示和用于将输入令牌转换成量子运算或使量子运算作用于随机生成的量子状态和输入量子状态的规则，因此验证器可以执行所执行的运算的传统仿真。这使得验证器能够验证时间戳证明令牌有可能是从随机生成的量子状态和由待标记时间戳的项目生成的输入令牌获得的。

18、在一些示例中，本技术涉及由时间戳标记设备执行的方法和由验证器执行的方法两者。在示例中，存在一种使用时间戳标记设备和验证器来执行的方法，该方法包括：在时间戳标记设备的传统计算设备处：获得待标记时间戳的项目；以及基于所获得的项目确定输入令牌；以及在所述时间戳标记设备的量子计算设备处：经由量子通道从所述验证器接收随机生成的量子状态，其中，所述随机生成的量子状态是在时间t接收的；并且其中，所述方法包括使用所述时间戳标记设备将所述随机生成的量子状态与所述输入令牌组合，以产生与所述时间t相关联的时间戳证明令牌；以及使用所述验证器，通过以下操作向所述时间戳标记设备提供所述随机生成的量子状态：在所述验证器的量子计算设备处：准备所述随机生成的量子状态；以及向时间戳标记设备发送随机生成的量子状态；以及在验证器的传统计算设备处：记录随机生成的量子状态的表示；以及重新编码向所述时间戳标记设备发送随机生成的量子状态的时间t’。

19、提供了一种用于对项目标记时间戳的时间戳标记设备。时间戳标记设备包括传统计算设备，该传统计算设备被配置成获得待标记时间戳的项目并且基于所获得的项目确定输入令牌。所述系统还包括量子计算设备，该量子计算设备被配置成经由量子通道从验证器接收随机生成的量子状态，其中,所述随机生成的量子状态是在时间t接收的，并且其中,所述时间戳标记设备被配置成将所述随机生成的量子状态与所述输入令牌组合,以产生与所述时间t相关联的时间戳证明令牌。因此，提供了被配置成执行关于时间戳标记设备定义的上述方法的时间戳标记设备。

20、还提供了一种用于向时间戳标记设备提供随机生成的量子状态的验证器。验证器包括量子计算设备，该量子计算设备被配置成准备随机生成的量子状态，并且向时间戳标记设备发送随机生成的量子状态。验证器还包括传统计算设备，该传统计算设备被配置成记录随机生成的量子状态的表示和向时间戳标记设备发送随机生成的量子状态的时间t’。因此，提供了被配置成执行关于验证器定义的上述方法的验证器。

21、在一些示例中，验证器被配置成执行链路时延校准以确定用于向时间戳标记设备发送随机生成的量子状态的时延，并且随机地重复所述链路时延校准。

22、在一些示例中，提供了一种包括上述时间戳标记设备和验证器两者的系统。示例性系统包括：用于对项目标记时间戳的时间戳标记设备和用于向所述时间戳标记设备提供随机生成的量子状态的验证器；所述时间戳标记设备包括：传统计算设备，所述传统计算设备被配置成：获得待标记时间戳的项目；以及基于所获得的项目确定输入令牌。所述时间戳标记设备具有量子计算设备，所述量子计算设备被配置成：经由量子通道从所述验证器接收所述随机生成的量子状态，其中，所述随机生成的量子状态是在时间t接收的；并且时间戳标记设备被配置成将随机生成的量子状态与输入令牌组合以产生与时间t相关联的时间戳证明令牌。所述验证器包括：量子计算设备，所述量子计算设备被配置成：准备所述随机生成的量子状态；并且向时间戳标记设备发送随机生成的量子状态；以及传统计算设备，该传统计算设备被配置成：记录随机生成的量子状态的表示和向时间戳标记设备发送随机生成的量子状态的时间t’。

23、对于本领域的任何普通技术人员也将明显的是，在所指示的所公开的技术的方面之一的上下文中，上面指示为优选的一些优选特征可以替代所公开的技术的优选方面中的其他优选方面的一个或更多个优选特征。为了简洁起见，在上面没有在每个这样的可能的附加方面下明确列出这样的明显组合。

24、从下面的详细描述中，其他示例将变得明显，当结合附图时，这些详细描述通过示例的方式示出了所公开技术的原理。