CN104954124A - 加密和解密数据处理方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种加密和解密数据处理方法、装置和系统。本发明加密数据处理方法，包括：第一设备获取第二设备生成的公钥；所述第一设备选取一个随机比特串；所述第一设备采用所述公钥加密所述随机比特串获取第一密文；所述第一设备采用单向函数对所述随机比特串进行映射；所述第一设备采用所述随机比特串的十进制数值、所述随机比特串的汉明重量以及映射后的随机比特串对明文进行加密，获取第二密文；所述第一设备向所述第二设备发送密文，所述密文包括所述第一密文和所述第二密文。本发明实施例实现了面向多比特加密，克服了采用单比特的方式对明文加密效率低的缺陷。

Description

加密和解密数据处理方法、装置和系统

技术领域

本发明实施例涉及信息安全技术领域，尤其涉及一种加密和解密数据处理方法、装置和系统。

背景技术

密码学的目的是改变信息的原有形式使得局外人难以读懂。早期的密码研究主要关注对称加密体制，1976年Diffie和Hellman公开提出非对称密码体制的思想。

量子密码学是量子物理学和密码学相结合的一门新兴科学，它的安全性依赖于量子系统的内禀属性，如测不准和不可克隆。要攻破量子密码方案就意味着否定量子力学定律，因此量子密码学有时被称为是“更安全的密码术”。经过二十余年的研究与发展，量子密码在密钥分发协议方面形成了自身的框架体系。受到量子计算的制约，在密码系统中扮演重要角色的量子公钥密码方案的研究却进展缓慢。目前量子公钥密码学的研究成果主要是面向比特的加密方案，即每次只能加密一个比特信息。

现有技术中，采用单比特的方式对明文加密，效率有待提高。

发明内容

本发明实施例提供一种加密和解密数据处理方法、装置和系统，以克服现有技术中，面向比特的加密方案效率低的问题。

本发明实施例第一方面提供一种加密数据处理方法，包括：

第一设备获取第二设备生成的公钥；

所述第一设备选取一个随机比特串；

所述第一设备采用所述公钥加密所述随机比特串获取第一密文；

所述第一设备采用单向函数对所述随机比特串进行映射；

所述第一设备采用所述随机比特串的十进制数值、所述随机比特串的汉明重量以及所述映射后的随机比特串对明文进行加密，获取第二密文；

所述第一设备向所述第二设备发送密文，所述密文包括所述第一密文和所述第二密文。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一设备采用所述公钥加密所述随机比特串获取第一密文，包括：

若所述明文长度小于所述公钥长度，则所述第一设备获取一份所述公钥并对所述公钥的每个量子比特旋转，得到所述第一密文；

或者，

若所述明文长度大于所述公钥长度，则所述第一设备获取[t/N]+1份所述公钥并对所述公钥的每个量子比特旋转，得到所述第一密文，其中，所述N为公钥长度，所述t为明文长度。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述第一设备采用所述随机比特串的十进制数值、所述随机比特串的汉明重量以及映射后的随机比特串对明文进行加密，获取第二密文，包括：

第一设备将所述随机比特串和所述明文M进行混合运算，得到中间状态比特串，记为m′₁,m′₂,…,m′_t；

若所述汉明重量为奇数，则所述第一设备确定量子比特|0_z>旋转角度为 $\frac{d}{2^{N-1}}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\mathrm{\&pi;}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{2},$ 得到量子态 $|{\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>=\cos [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}\left]\right|0_z>+\sin [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}]|1_z>,$ 其中，1<j<t，所述|0_z>为希尔伯特空间H₂的一组正交基{|0_z>，|1_z>}中的|0_z>，所述m′_j为第j个中间状态比特，所述d为随机比特串的十进制数值，所述为明文加密后的量子比特，所述和为旋转后量子态的幅度，所述r′_j为映射后的第j个随机比特，所述|φ>为量子比特；

或者，

若所述汉明重量为偶数，则所述第一设备确定所述量子比特|0_z>的旋转角度为 $\frac{d}{2^{N-1}}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\mathrm{\&pi;},$ 1<j<t，得到量子态 $|{\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>=\cos [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}\left]\right|0_z>+\sin [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]|1_z>;$

所述第一设备得到所述第二密文量子比特串为其中，所述为直积操作，所述|Φ>为量子比特串，所述r为随机比特串。

本发明实施例第二方面提供了一种解密数据处理方法，包括：

第二设备接收第一设备发送的密文，所述密文包括第一密文和第二密文；

所述第二设备对所述第一密文的量子比特逆旋转，并对逆旋转后的量子比特进行测量，获取所述第一密文对应的第一比特串；

所述第二设备采用单向函数对所述第一比特串进行映射；

所述第二设备采用所述第一比特串的十进制数值、所述第一比特串的汉明重量以及所述映射后的第一比特串对所述第二密文进行解密，获取明文。

在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述第二设备接收第一设备发送的密文之前，还包括：

第二设备根据整数集合选取一个大于安全参数的随机整数，所述随机整数作为模数构成一个群，并选取单向函数G:{0,1}^t→{0,1}^t，以使第一设备用于报文的加密以及所述第二设备用于解密，其中，所述t为明文长度；

所述第二设备根据安全策略确定公钥长度；

所述第二设备在所述群中随机选取一个N维向量；

所述第二设备根据所述随机整数和所述N维向量生成私钥；

所述第二设备根据N维向量制备N个量子比特；

所述第二设备将量子比特|0_z>旋转s_j个单位旋转角度θ_n，生成公钥Y={N,|Ψ_s(θ_n)>}和私钥D={n,s}，其中，所述单位旋转角度为θ_n=π/2^n-1，1<=j<=N，所述s_j为N维向量第j分量，所述n为随机整数，所述为公钥的量子态，所述N为公钥的长度，所述s为N维向量，所述|Ψ>为量子态，所述为直积操作，所述为公钥量子比特，所述|Ψ_s(θ_n)>为公钥量子比特串。

结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述第二设备对所述第一密文的量子比特进行逆旋转，并对逆旋转后的量子比特进行测量，获取所述第一密文对应的第一比特串，包括：

若所述明文长度小于所述公钥长度，则所述第二设备对所述第一密文的第i个量子比特逆旋转s_j个单位旋转角度θ_n；

或者，

若所述明文长度大于所述公钥长度，则所述第二设备对所述第一密文的第i个量子比特逆旋转S_imodN个单位旋转角度θ_n，其中,所述ｉｍｏｄN为第[t/N]+1份公钥的第i模N个公钥量子比特；

所述第二设备采用基{|0_z>，|1_z>}测量所述逆旋转后的量子比特，获取所述第一密文对应的第一比特串，其中，所述{|0_z>，|1_z>}为希尔伯特空间H₂的一组正交基；

所述第二设备采用单向函数对所述第一比特串进行映射，包括：

所述第二设备通过单向函数G:{0,1}^t→{0,1}^t对所述第一比特串进行映射得到第三比特串。

结合第第二方面至二方面的第二种任一种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述第二设备采用所述第一比特串的十进制数值、所述第一比特串的汉明重量的奇偶性以及映射的第一比特串对所述第二密文进行解密，获取明文，包括：

第二设备对第二密文进行逆旋转其中，所述e为第一比特串的十进制数值；

若所述第一比特串的所述汉明重量为偶数，则所述第二设备采用所述{|0_z>，|1_z>}基测量所述逆旋转操作的结果，获取第二比特串；

或者，

若所述汉明重量为奇数，则所述第二设备采用{|+_z>，|-_z>}基测量所述逆旋转操作的结果，获取第二比特串，其中，所述{|+_z>，|-_z>}为希尔伯特空间H₂的另一组正交基；

所述第二设备通过所述第三比特串与第二比特串逆混合获取明文比特串。

本发明实施例第三方面提供了一种加密数据处理装置，包括：

获取模块，用于获取第二设备生成的公钥；

选取模块，用于选取一个随机比特串；

第一加密模块，用于采用所述公钥加密所述随机比特串获取第一密文；

映射模块，用于采用单向函数对所述随机比特串进行映射；

第二加密模块，用于采用所述随机比特串的十进制数值、所述随机比特串的汉明重量的奇偶性以及所述映射的随机比特串对明文进行加密，获取第二密文；

发送模块，用于向所述第二设备发送密文，所述密文包括所述第一密文和所述第二密文。

在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述第一加密模块，具体用于：

若所述明文长度小于所述公钥长度，则获取一份所述公钥并对所述公钥的每个量子比特旋转，得到所述第一密文；

或者，

若所述明文长度大于所述公钥长度，则获取[t/N]+1份所述公钥并对所述公钥的每个量子比特旋转，得到所述第一密文，其中，所述N为公钥长度，所述t为明文长度。

结合第三方面或第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第二种可能的实现方式中，所述第二加密模块，具体用于：

将所述随机比特串和所述明文M进行混合运算，得到中间状态比特串，记为m′₁,m′₂,…,m′_t；

若所述汉明重量为奇数，则确定量子比特|0_z>的旋转角度为得到量子态 $|{\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>=\cos [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}\left]\right|0_z>+\sin [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}]|1_z>,$ 其中，所述 ${|\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>$ （1<j<t）为明文加密后的量子比特，所述和为旋转后量子态的幅度，1<j<t，所述|0_z>为希尔伯特空间H₂的一组正交基{|0_z>，|1_z>}中的|0_z>，所述m′_j为第j个中间状态比特，所述d为随机比特串的十进制数值，所述r′_j为映射后的第j个随机比特，所述|φ>为量子比特；

或者，

若所述汉明重量为偶数，则确定所述量子比特|0_z>的旋转角度为 $\frac{d}{2^{N-1}}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\mathrm{\&pi;},$ 1<j<t，得到量子态 $|{\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>=\cos [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}\left]\right|0_z>+\sin [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]|1_z>;$

则得到所述第二密文量子比特串为其中，所述为直积操作，所述|Φ>为量子比特串，所述r为随机比特串。

本发明实施例第四方面提供了一种解密数据处理装置，包括：

接收模块，用于接收第一设备发送的密文，所述密文包括第一密文和第二密文；

第一解密模块，用于对所述第一密文的量子比特逆旋转，并对逆旋转后的量子比特进行测量，获取所述第一密文对应的第一比特串；

映射模块，用于采用单向函数对所述第一比特串进行映射；

第二解密模块，用于采用所述第一比特串的十进制数值、所述第一比特串的汉明重量以及映射后的第一比特串对所述第二密文进行解密，获取明文。

在第四方面的第一种可能的实现方式中，还包括：

生成模块，用于所述接收模块接收第一设备发送的密文之前，根据整数集合选取一个大于安全参数的随机整数，所述随机整数作为模构成一个群，并选取单向函数G:{0,1}^t→{0,1}^t，以使第一设备用于报文的加密以及所述第二设备用于解密，其中，所述t为明文长度；

根据安全策略确定公钥长度；

在所述群中随机选取一个N维向量；

根据所述随机整数和所述N维向量生成私钥；

根据N维向量制备N个量子比特；

将所述量子比特|0_z>旋转s_j个单位旋转角度θ_n，生成公钥Y={N,|Ψ_s(θ_n)>}和私钥D={n,s}，其中，所述为公钥的量子态，所述单位旋转角度为θ_n=π/2^n-1，1<=j<=N，所述s_j为N维向量第j分量，所述n为随机整数，所述N为公钥的长度，所述s为N维向量，所述|Ψ>为量子态，所述为直积操作，所述为公钥量子比特，所述|Ψ_s(θ_n)>为公钥量子比特串。

结合第四方面或第四方面的第一种可能的实现方式，在第四方面的第二种可能的实现方式中，所述第一获取模块，具体用于：

若所述明文长度小于所述公钥长度，则对所述第一密文的第i个量子比特逆旋转s_j个所述单位旋转角度θ_n；

或者，

若所述明文长度大于所述公钥长度，则对所述第一密文的第i个量子比特逆旋转S_imodN个所述单位旋转角度θ_n，其中,所述ｉｍｏｄN为第[t/N]+1份公钥的第i模N个公钥量子比特；

采用基{|0_z>，|1_z>}测量所述逆旋转后的量子比特，获取第一密文对应的第一比特串，其中，所述{|0_z>，|1_z>}为希尔伯特空间H₂的一组正交基；

所述映射模块，具体用于：

通过单向函数G:{0,1}^t→{0,1}^t对所述第一比特串进行映射得到第三比特串。

结合第四方面至第四方面的第二种任一种可能的实现方式，在第四方面的第三种可能的实现方式中，所述第二解密模块，具体用于：

将第二密文进行逆旋转其中，所述e为第一比特串的十进制数值；

若所述第一比特串的所述汉明重量a为偶数，则采用所述{|0_z>，|1_z>}基测量所述逆旋转操作的结果，获取第二比特串；

或者，

若所述汉明重量为奇数，则采用{|+_z>，|-_z>}基测量所述逆旋转操作的结果，获取第二比特串，其中{|+_z>，|-_z>}为希尔伯特空间H₂的另一组正交基；

通过所述第三比特串与所述第二比特串逆混合获取明文比特串。

本发明实施例第五方面提供了一种加密和解密数据处理系统，包括第三方面至第三方面第三种任一种所述的加密数据处理装置、第四方面至第四方面第三种任一种所述的解密数据处理装置。

本发明实施例提供一种加密和解密数据处理方法，通过选取一个随机比特串，采用公钥加密所述随机比特串获取第一密文，并采用随进比特串的十进制数值和汉明重量的奇偶性以及单向函数映射后的随机比特串对明文记性加密，获取第二密文，实现了面向多比特加密，提高了量子比特加密的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明加密数据处理方法实施例一的流程图；

图2为本发明解密数据处理方法实施例一的流程图；

图3为本发明加密数据处理装置实施例一的结构示意图；

图4为本发明解密数据处理装置实施例一的结构示意图；

图5为本发明解密数据处理装置实施例二的结构示意图；

图6为本发明加密和解密数据处理系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明加密数据处理方法实施例一的流程图，如图1所示，本实施例的方法可以包括：

步骤101、第一设备获取第二设备生成的公钥；

步骤102、所述第一设备选取一个随机比特串；

步骤103、所述第一设备采用所述公钥加密所述随机比特串获取第一密文；

步骤104、所述第一设备采用单向函数对所述随机比特串进行映射；

步骤105、所述第一设备采用所述随机比特串的十进制数值、所述随机比特串的汉明重量以及映射后的随机比特串对明文进行加密，获取第二密文；

步骤106、所述第一设备向所述第二设备发送密文，所述密文包括所述第一密文和所述第二密文。

进一步地，所述第一设备采用所述公钥加密所述随机比特串获取第一密文，包括：

若所述明文长度小于所述公钥长度，则所述第一设备获取一份所述公钥并对所述公钥的每个量子比特旋转，得到所述第一密文；

或者，

若所述明文长度大于所述公钥长度，则所述第一设备获取[t/N]+1份所述公钥并对所述公钥的每个量子比特旋转，得到所述第一密文，其中，所述N为公钥长度，所述t为明文长度。

具体来说，第一设备从认证中心获取第二设备生成的公钥，依据明文长度t选取随机比特串r=(r₁,r₂,…,r_t)∈{0,1}^t，存在两种情况：第一种情况，若t<N，则所述第一设备对t个公钥量子比特旋转R⁽ⁱ⁾(r_iπ)，得到量子态其中，1<i<t，N为公钥长度，i为第i位公钥量子比特，R为旋转运算，为直积运算，|Ψ_r>为生成量子态，θ_n为公钥单位旋转角度，r_iπ为旋转角度，为旋转后的量子比特；

第二种情况，若t>N，则所述第一设备获取[t/N]+1份公钥，依次取t个公钥量子比特，对所述t个公钥量子比特旋转R^(imodN)(r_iπ)，得到量子态其中，ｉｍｏｄN为第[t/N]+1份公钥的第i模N个公钥量子比特；得到第一密文，用于抵抗前向搜索攻击、测量攻击。其中，t为明文M=（m₁，m₂，…，m_t）的长度；

所述第一设备根据单向函数对随机比特串进行映射，包括：

第一设备根据单向函数G:{0,1}^t→{0,1}^t，将所述随机比特串r=(r₁,r₂,…,r_t)∈{0,1}^t，映射为G(r)=r′₁r′₂…r′_t，其中，G为单向函数，r′₁r′₂…r′_t为映射后的随机比特串。通过单向函数G的映射，放大了攻击者的前向搜索攻击的错误，从而降低了攻击者获得消息的概率。

进一步地，所述第一设备采用所述随机比特串的十进制数值、所述随机比特串汉明重量的奇偶性以及映射的随机比特串对明文进行加密，获取第二密文，包括：

所述第一设备将所述随机比特串和所述明文M进行混合运算，得到中间状态比特串，记为m′₁,m′₂,…,m′_t；

若所述汉明重量为奇数，则所述第一设备确定量子比特|0_z>旋转角度为 $\frac{d}{2^{N-1}}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\mathrm{\&pi;}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{2},$ 得到量子态 $|{\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>=\cos [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}\left]\right|0_z>+\sin [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}]|1_z>,$ 其中，所述（1<j<t）为明文加密后的量子比特，所述和为旋转后量子态的幅度，1<j<t，所述|0_z>为希尔伯特空间H₂的一组正交基{|0_z>，|1_z>}之一，所述m′_j为第j个中间状态比特，所述d为随机比特串的十进制数值，所述r′_j为映射后的第j个随机比特，所述|φ>为量子比特；

或者，

若所述汉明重量为偶数，则所述第一设备确定所述量子比特|0_z>旋转角度为

1<j<t，得到量子态

$|{\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>=\cos [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}\left]\right|0_z>+\sin [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]|1_z>;$

则得到所述第二密文量子比特串为其中，所述为直积操作，所述|Φ>为量子比特串，所述r为随机比特串。

具体来说，本实施例中随机比特串和明文M进行混合运算，得到中间状态比特串，|0_z>旋转角度为其中随机比特串和明文M进行混合运算的方式包含但不限于以下两种：

第一种方式，将明文比特通过异或扩散后再与随机比特异或，即

若所述汉明重量b为奇数，则第一设备确定量子比特|0_z>旋转角度为1<=j<=t，其中，|0_z>为希尔伯特空间H₂的一组正交基{|0_z>，|1_z>}之一，m_l为第l个明文比特，d为随机比特串r的十进制数值，⊕为异或操作，得到量子态

$|{\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>=\cos [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+(\left({\&CirclePlus;}_{l=1}^j{m}_l\right)\&CirclePlus;r_j^{\&prime;})\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}\left]\right|0_z>+\sin [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+(\left({\&CirclePlus;}_{l=1}^j{m}_l\right)\&CirclePlus;r_j^{\&prime;})\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}]|1_z>,$ 1<=j<=t,其中，为明文M旋转后的量子比特，和 $\sin [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+(\left({\&CirclePlus;}_{l=1}^j{m}_l\right)\&CirclePlus;r_j^{\&prime;})\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}]$ 为旋转后量子态的幅度；

或者，

若所述汉明重量b为偶数，则所述第一设备确定所述量子比特|0_z>旋转角度为 $\frac{d}{2^{N-1}}\mathrm{\&pi;}+[\left({\&CirclePlus;}_{l=1}^j{m}_l\right)\&CirclePlus;r_j^{\&prime;}]\mathrm{\&pi;},$ 1<j<t，得到量子态

$|{\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>=\cos [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+({\&CirclePlus;}_{l=1}^j{m}_l\&CirclePlus;r_j^{\&prime;})\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}\left]\right|0_z>+\sin [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+({\&CirclePlus;}_{l=1}^j{m}_l\&CirclePlus;r_j^{\&prime;})\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]|1_z>,$ 则得到密文量子比特为其中，所述|Φ_M,r>为第二密文的量子比特串。

第二种方式，明文不做处理，直接与随机比特异或：

若所述汉明重量为奇数，则第一设备确定量子比特|0_z>旋转角度为1<=j<=t，其中，|0_z>为希尔伯特空间H₂的一组正交基{|0_z>，|1_z>}之一，m_j为第j个明文比特，d为随机比特串r的十进制数值，⊕为异或操作，r′_j为映射后的随机比特串，得到量子态 $|{\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>=\cos [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+(m_j\&CirclePlus;r_j^{\&prime;})\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}\left]\right|0_z>+\sin [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+(m_j\&CirclePlus;r_j^{\&prime;})\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}]|1_z>;$

或者，

若所述汉明重量为偶数，则所述第一设备确定所述量子比特|0_z>旋转角度为1<j<t，得到量子态

$|{\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>=\cos [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+(m_j\&CirclePlus;r_j^{\&prime;})\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}\left]\right|0_z>+\sin [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+(m_j\&CirclePlus;r_j^{\&prime;})\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]|1_z>,$ 则得到第二密文量子比特串为 $|{\mathrm{\&Phi;}}_{M,r}>={\&CircleTimes;}_{j=I}^t|{\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>.$

本实施例，采用上述两种明文编码的方式，降低了攻击者猜测的概率。

本实施例，通过选取随机比特串，采用公钥加密所述随机比特串获取第一密文，通过单向函数映射随机比特串，并采用所述随机比特串的十进制数值和汉明重量的奇偶性以及映射的随机比特串对明文进行加密，获取第二密文。实现了面向多比特加密，克服了单比特加密效率低的问题，提高了量子比特加密的效率。

图2为本发明解密数据处理方法实施例一的流程图，如图2所示，本实施例的方法可以包括：

步骤201、第二设备接收第一设备发送的密文，所述密文包括第一密文和第二密文；

步骤202、所述第二设备对所述第一密文的量子比特逆旋转，并对逆旋转后的量子比特进行测量，获取所述第一密文对应的第一比特串；

步骤203、所述第二设备采用单向函数对所述第一比特串进行映射；

步骤204、所述第二设备采用所述第一比特串的十进制数值、所述第一比特串的汉明重量以及映射后的第一比特串对所述第二密文进行解密，获取明文。

进一步地，所述第二设备接收第一设备发送的密文之前，还包括：

第二设备根据整数集合选取一个大于安全参数的随机整数，所述随机整数作为模数构成一个群，并选取单向函数G:{0,1}^t→{0,1}^t，以使第一设备用于报文的加密以及所述第二设备用于解密，其中，所述t为明文长度；

所述第二设备根据安全策略确定公钥长度；

所述第二设备在所述群中随机选取一个N维向量；

所述第二设备根据所述随机整数和所述N维向量生成私钥；

所述第二设备根据N维向量制备N个量子比特；

所述第二设备对所述量子比特|0_z>旋转s_j个单位旋转角度θ_n，生成公钥Y={N,|Ψ_s(θ_n)>}和私钥D={n,s}，其中，所述单位旋转角度为θ_n=π/2^n-1，1<=j<=N，所述s_j为N维向量第j分量，所述n为随机整数，所述为公钥的量子态，所述N为公钥的长度，所述s为N维向量，所述|Ψ>为量子态，所述为直积操作，所述为公钥量子比特，所述|Ψ_s(θ_n)>为公钥量子比特串。

具体来说，第二设备根据整数集合选取一个大于安全参数的随机整数n，根据n确定群，并确定单向函数G:{0,1}^t→{0,1}^t，以使第一设备用于报文的加密以及所述第二设备用于解密，其中，t为明文长度；

所述第二设备根据安全策略确定公钥长度N；

所述第二设备根据所述群选取一个N维向量s=(s₁,s₂,…,s_N)；

所述第二设备制备N个量子比特，其状态为其中，|0_z>为希尔伯特空间H₂的一组正交基{|0_z>，|1_z>}之一，为直积运算；

所述第二设备对所述状态中的每个量子比特j分别进行旋转操作R^(j)(s_jθ_n)，其中单位角度为θ_n=π/2^n-1，1<=j<=N;得到所述公钥量子比特状态为 $|{\mathrm{\&psi;}}_{s_j}\left({\mathrm{\&theta;}}_n\right){>}_j=R^{\left(j\right)}\left(s_j{\mathrm{\&theta;}}_n\right)|0_z>=\cos \frac{s_j{\mathrm{\&theta;}}_n}{2}|0_z>+\sin \frac{s_j{\mathrm{\&theta;}}_n}{2}|1_z>,$ 其中，R为旋转操作，s_j为旋转单位旋转角度的个数，为旋转后的第j个公钥量子比特，R^(j)(s_jθ_n)|0_z>是量子比特|0_z>绕y轴旋转s_jθ_n，和为旋转后量子态的幅度；

所述第二设备根据安全参数确定私钥d={n,s}，根据所述私钥制备公钥Y={N,|Ψ_s(θ_n)>}，其中，|Ψ_s(θ_n)>为公钥的量子比特串，N为公钥的长度。

本实施例采用非对称密码体制，第二设备将生成私钥存储在本地缓存，公钥发送至认证中心。

本实施例，第二设备解密过程分为两部分，第一部分为对应于第一密文解密过程；

进一步地，所述第二设备对所述第一密文的量子比特进行逆旋转，并对逆旋转后的量子比特进行测量，获取所述第一密文对应的第一比特串，包括：

若所述明文长度小于所述公钥长度，则所述第二设备对第一密文的第i个量子比特逆旋转s_j个单位旋转角度θ_n；

或者，

若所述明文长度大于所述公钥长度，则所述第二设备对所述第一密文的第i个量子比特逆旋转S_imodN个单位旋转角度θ_n，其中,ｉｍｏｄN为第[t/N]+1份公钥的第i模N个公钥量子比特；

所述第二设备采用基{|0_z>，|1_z>}测量所述逆旋转后的量子比特，获取第一密文对应的第一比特串，其中，所述{|0_z>，|1_z>}为希尔伯特空间H₂的一组正交基；

所述采用单向函数对所述第一比特串进行映射，包括：

所述第二设备通过单向函数G:{0,1}^t→{0,1}^t对所述第一比特串进行映射得到第三比特串。

具体来说，若t<N，则第二设备对第一密文的第i个量子比特逆旋转R^(i)-1(s_iθ_n)，其中，R^-1为逆旋转操作，s_iθ_n为旋转角度；

或者，

若t>N，则所述第二设备对第一密文的第i个量子比特逆旋转R^(imodN)-1(s_imodNθ_n)，其中，ｉｍｏｄN为第[t/N]+1份公钥的第i模N个公钥量子比特，s_imodNθ_n为旋转角度；

所述第二设备采用基{|0_z>，|1_z>}测量所述逆旋转后的量子比特，获取第一密文对应的第一比特串u={u₁,u₂,…,u_t}，其中，{|0_z>，|1_z>}为希尔伯特空间H₂的一组正交基；

所述采用单向函数对所述第一比特串进行映射，包括：

所述第二设备通过单向函数G:{0,1}^t→{0,1}^t对第一比特串u进行映射得到第三比特串u’。

第二部分为对应于第二密文的解密过程：

进一步地，所述第二设备采用所述第一比特串的十进制数值、所述第一比特串的汉明重量的奇偶性以及映射的第一比特串对所述第二密文进行解密，获取明文，包括：

第二设备对第二密文进行逆旋转其中，所述e为第一比特串的十进制数值；

若所述第一比特串的所述汉明重量为偶数，则采用所述{|0_z>，|1_z>}基测量所述逆旋转操作的结果，获取第二比特串；

或者，

若所述汉明重量为奇数，则采用{|+_z>，|-_z>}基测量所述逆旋转操作的结果，获取所述第二比特串，其中，所述{|+_z>，|-_z>}为希尔伯特空间H₂的另一组正交基；

具体来说，第二设备对第二密文进行逆旋转其中，e为第一比特串的十进制数值；

若所述第一比特串的汉明重量a为偶数，则所述第二设备采用所述{|0_z>，|1_z>}基测量所述逆旋转操作的结果，获取第二比特串v={v₁,v₂，…，v_t}；

或者，

若所述汉明重量a为奇数，则所述第二设备采用{|+_z>，|-_z>}基测量所述逆旋转操作的结果，获取第二比特串v={v₁,v₂，…，v_t}，其中{|+_z>，|-_z>}为希尔伯特空间H₂的另一组正交基；

所述第二设备通过所述第三比特串与第二比特串逆混合获取明文比特串。

具体来说，对应明文加密的两种方式，此处通过所述第三比特串与第二比特串逆混合获取明文比特串也同样存在但不限于下面两种方式：

第一种方式：

所述第二设备通过所述第三比特串u’与第二比特串v异或获取中间状态比特m′₁,m′₂,…,m′_t，然后依次计算明文比特m_l=m′_l，1<j<=t；

第二种方式：

所述第二设备通过所述第三比特串u’与第二比特串v异或获取明文比特串M=（m₁，m₂，…，m_t）。

本实施例，通过第二设备生成公钥和私钥，并将公钥公开，私钥保存，将第一密文和第二密文逆旋转和测量，实现对密文的解密，解决了现有技术中抵抗攻击者的搜索过程中安全性能低的缺陷，提高了设备之间通信的安全性。

图3为本发明加密数据处理装置实施例一的流程图，如图3所示，本实施例的装置可以包括：

获取模块101，用于获取第二设备生成的公钥；

选取模块102，用于选取一个随机比特串；

第一加密模块103，用于采用所述公钥加密所述随机比特串获取第一密文；

映射模块104，用于采用单向函数对所述随机比特串进行映射；

第二加密模块105，用于采用所述随机比特串的十进制数值、所述随机比特串的汉明重量的奇偶性以及映射的随机比特串对明文进行加密，获取第二密文；

发送模块106，用于向所述第二设备发送密文，所述密文包括所述第一密文和第二密文。

进一步地，所述第一加密模块103，具体用于：

若明文长度小于公钥长度，则获取一份公钥并对所述公钥的每个量子比特旋转，得到第一密文；

或者，

若明文长度大于公钥长度，则获取[t/N]+1份公钥并对所述公钥的每个量子比特旋转，得到第一密文，其中，N为公钥长度，t为明文长度。

所述映射模块104，具体用于：

第一设备根据单向函数G:{0,1}^t→{0,1}^t，将随机比特串r=(r₁,r₂,…,r_t)∈{0,1}^t，映射为G(r)=r′₁r′₂…r′_t，其中，G为单向函数可采用hash函数算法，r′₁r′₂…r′_t为映射后的随机比特串。

所述第二加密模块105，具体用于：

随机比特串和明文M进行混合运算，得到中间状态比特串，记为m′₁,m′₂,…,m′_t；

若所述汉明重量为奇数，则确定量子比特|0_z>旋转角度为得到量子态

$|{\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>=\cos [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}\left]\right|0_z>+\sin [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}]|1_z>,$ 其中， ${|\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>$ （1<l<t）为明文加密后的量子比特，和为旋转后量子态的幅度，1<j<t，|0_z>为希尔伯特空间H₂的一组正交基{|0_z>，|1_z>}之一，m′_j为第j个中间状态比特，d为随机比特串的十进制数值，r′_j为映射后的第j个随机比特，|φ>为量子比特；

或者，

若所述汉明重量为偶数，则确定所述量子比特|0_z>旋转角度为1<j<t，得到量子态 $|{\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>=\cos [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}\left]\right|0_z>+\sin [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]|1_z>;$ 则得到第二密文量子比特串为其中，为直积操作，|Φ>为量子比特串，r为随机比特串。

本实施例的装置，可以用于执行图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图4为本发明解密数据处理装置实施例一的结构示意图，如图4所示，本实施例的装置可以包括：

接收模块201，用于接收第一设备发送的密文，所述密文包括第一密文和第二密文；

第一解密模块202，用于对所述第一密文的量子比特逆旋转，并对逆旋转后的量子比特进行测量，获取所述第一密文对应的第一比特串；

映射模块203，用于采用单向函数对所述第一比特串进行映射；

第二解密模块204，用于采用所述第一比特串的十进制数值、所述第一比特串的汉明重量以及映射的第一比特串对所述第二密文进行解密，获取明文。

进一步地，所述第一解密模块202，具体用于：

若明文长度小于公钥长度，则对第一密文的第i个量子比特逆旋转s_j个单位旋转角度θ_n；

或者，

若明文长度大于公钥长度，则对所述第一密文的第i个量子比特逆旋转S_imodN个单位旋转角度θ_n，其中,ｉｍｏｄN为第[t/N]+1份公钥的第i模N个公钥量子比特；

采用基{|0_z>，|1_z>}测量所述逆旋转后的量子比特，获取第一密文对应的第一比特串，其中，{|0_z>，|1_z>}为希尔伯特空间H₂的一组正交基；

所述映射模块203，具体用于：

通过单向函数G:{0,1}^t→{0,1}^t对第一比特串进行映射得到第三比特串。

具体地，所述第二解密模块204，具体用于：

第二设备对第二密文进行逆旋转其中，e为第一比特串的十进制数值；

若所述第一比特串的汉明重量为偶数，则采用{|0_z>，|1_z>}基测量所述逆旋转操作的结果，获取第二比特串；

或者，

若所述汉明重量为奇数，则采用{|+_z>，|-_z>}基测量所述逆旋转操作的结果，获取第二比特串，其中{|+_z>，|-_z>}为希尔伯特空间H₂的另一组正交基；

通过所述第三比特串与第二比特串逆混合获取明文比特串。

本实施例的装置，可以用于执行图2所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图5为本发明解密数据处理装置实施例二的结构示意图，如5所示，本实施例的装置在图4所示装置结构的基础上，进一步地，还可以包括：

生成模块205，用于所述接收模块201接收第一设备发送的密文之前，根据整数集合选取一个大于安全参数的随机整数，所述随机整数作为模构成一个群，并选取单向函数G:{0,1}^t→{0,1}^t，以使第一设备用于报文的加密以及所述第二设备用于解密，其中，t为明文长度；

根据安全策略确定公钥长度；

在所述群中随机选取一个N维向量；

根据所述随机整数和N维向量生成私钥；

根据N维向量制备N个量子比特；

将所述量子比特|0_z>旋转s_j个单位旋转角度θ_n，生成公钥Y={N,|Ψ_s(θ_n)>}和私钥D={n,s}，其中，为公钥的量子态，单位旋转角度为θ_n=π/2^n-1，1<=j<=N，s_j为N维向量第j分量，n为随机整数，N为公钥的长度，s为N维向量，|Ψ>为量子态，为直积操作，为公钥量子比特，|Ψ_s(θ_n)>为公钥量子比特串。

本实施例的装置，可以用于执行图2所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图6为本发明加密和解密数据处理系统实施例的结构示意图，如图6所示，本实施例的加密和解密数据处理系统可以包括：加密数据处理装置101、解密数据处理装置102。本实施例的加密数据处理装置101与图1所示的本发明加密数据处理方法实施例的原理相同，不再赘述；本实施例的解密数据处理装置102与图2所示的本发明的解密数据处理方法实施例的原理相同，不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (15)

1.一种加密数据处理方法，其特征在于，包括：

第一设备获取第二设备生成的公钥；

所述第一设备选取一个随机比特串；

所述第一设备采用所述公钥加密所述随机比特串获取第一密文；

所述第一设备采用单向函数对所述随机比特串进行映射；

所述第一设备采用所述随机比特串的十进制数值、所述随机比特串的汉明重量以及映射后的随机比特串对明文进行加密，获取第二密文；

所述第一设备向所述第二设备发送密文，所述密文包括所述第一密文和所述第二密文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一设备采用所述公钥加密所述随机比特串获取第一密文，包括：

若所述明文长度小于所述公钥长度，则所述第一设备获取一份所述公钥并对所述公钥的每个量子比特旋转，得到所述第一密文；

或者，

若所述明文长度大于所述公钥长度，则所述第一设备获取[t/N]+1份所述公钥并对所述公钥的每个量子比特旋转，得到所述第一密文，其中，所述N为公钥长度，所述t为明文长度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一设备采用所述随机比特串的十进制数值、所述随机比特串的汉明重量以及映射后的随机比特串对明文进行加密，获取第二密文，包括：

所述第一设备将所述随机比特串和所述明文M进行混合运算，得到中间状态比特串，记为m′₁,m′₂,…,m′_t；

若所述汉明重量为奇数，则所述第一设备确定量子比特|0_z>的旋转角度为 $\frac{d}{2^{N-1}}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\mathrm{\&pi;}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{2},$ 得到量子态 $|{\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>=\cos [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}\left]\right|0_z>+\sin [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}]|1_z>,$ 其中，所述为所述明文加密后的量子比特，所述和为旋转后量子态的幅度，1<j<t，所述|0_z>为希尔伯特空间H₂的一组正交基{|0_z>，|1_z>}中的|0_z>，所述m′_j为第j个中间状态比特，所述d为随机比特串的十进制数值，所述r′_j为映射后的第j个随机比特，所述|φ>为量子比特；

或者，

若所述汉明重量为偶数，则所述第一设备确定所述量子比特|0_z>的旋转角度为 $\frac{d}{2^{N-1}}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\mathrm{\&pi;},$ 1<j<t，得到量子态 $|{\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>=\cos [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}\left]\right|0_z>+\sin [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]|1_z>;$

所述第一设备得到所述第二密文量子比特串为其中，所述为直积操作，所述|Φ>为量子比特串，所述r为随机比特串。

4.一种解密数据处理方法，其特征在于，包括：

第二设备接收第一设备发送的密文，所述密文包括第一密文和第二密文；

所述第二设备对所述第一密文的量子比特逆旋转，并对逆旋转后的量子比特进行测量，获取所述第一密文对应的第一比特串；

所述第二设备采用单向函数对所述第一比特串进行映射；

所述第二设备采用所述第一比特串的十进制数值、所述第一比特串的汉明重量以及映射后的第一比特串对所述第二密文进行解密，获取明文。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二设备接收第一设备发送的密文之前，还包括：

第二设备根据整数集合选取一个大于安全参数的随机整数，所述随机整数作为模数构成一个群，并选取单向函数G:{0,1}^t→{0,1}^t，以使第一设备用于报文的加密以及所述第二设备用于解密，其中，所述t为明文长度；

所述第二设备根据安全策略确定公钥长度；

所述第二设备在所述群中随机选取一个N维向量；

所述第二设备根据所述随机整数和所述N维向量生成私钥；

所述第二设备根据N维向量制备N个量子比特；

所述第二设备将所述量子比特|0_z>旋转s_j个单位旋转角度θ_n，生成公钥Y={N,|Ψ_s(θ_n)>}和私钥D={n,s}，其中，所述为公钥的量子态，所述单位旋转角度为θ_n=π/2^n-1，1<=j<=N，所述s_j为N维向量第j分量，所述n为随机整数，所述N为公钥的长度，所述s为N维向量，所述|Ψ>为量子态，所述为直积操作，所述为公钥量子比特，所述|Ψ_s(θ_n)>为公钥量子比特串。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述第二设备对所述第一密文的量子比特进行逆旋转，并对逆旋转后的量子比特进行测量，获取所述第一密文对应的第一比特串，包括：

若所述明文长度小于所述公钥长度，则所述第二设备对所述第一密文的第i个量子比特逆旋转s_j个单位旋转角度θ_n；

或者，

若所述明文长度大于所述公钥长度，则所述第二设备对所述第一密文的第i个量子比特逆旋转S_imodN个单位旋转角度θ_n，其中，ｉｍｏｄN为第[t/N]+1份公钥的第i模N个公钥量子比特；

所述第二设备采用基{|0_z>，|1_z>}测量所述逆旋转后的量子比特，获取所述第一密文对应的第一比特串，其中，所述{|0_z>，|1_z>}为希尔伯特空间H₂的一组正交基；

所述第二设备采用单向函数对所述第一比特串进行映射，包括：

所述第二设备通过单向函数G:{0,1}^t→{0,1}^t对所述第一比特串进行映射得到第三比特串。

7.根据权利要求4-6任一项所述的方法，其特征在于，所述第二设备采用所述第一比特串的十进制数值、所述第一比特串的汉明重量的奇偶性以及映射的第一比特串对所述第二密文进行解密，获取明文，包括：

第二设备对第二密文进行逆旋转其中，所述e为第一比特串的十进制数值；

若所述第一比特串的所述汉明重量为偶数，则所述第二设备采用所述{|0_z>，|1_z>}基测量所述逆旋转操作的结果，获取第二比特串；

或者，

若所述汉明重量为奇数，则所述第二设备采用{|+_z>，|-_z>}基测量所述逆旋转操作的结果，获取所述第二比特串，其中，所述{|+_z>，|-_z>}为希尔伯特空间H₂的另一组正交基；

所述第二设备通过所述第三比特串与所述第二比特串逆混合获取所述明文比特串。

8.一种加密数据处理装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取第二设备生成的公钥；

选取模块，用于选取一个随机比特串；

第一加密模块，用于采用所述公钥加密所述随机比特串获取第一密文；

映射模块，用于采用单向函数对所述随机比特串进行映射；

第二加密模块，用于采用所述随机比特串的十进制数值、所述随机比特串的汉明重量以及所述映射的随机比特串对明文进行加密，获取第二密文；

发送模块，用于向所述第二设备发送密文，所述密文包括所述第一密文和所述第二密文。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一加密模块，具体用于：

若所述明文长度小于所述公钥长度，则获取一份所述公钥并对所述公钥的每个量子比特旋转，得到所述第一密文；

或者，

若所述明文长度大于所述公钥长度，则获取[t/N]+1份所述公钥并对所述公钥的每个量子比特旋转，得到所述第一密文，其中，所述N为公钥长度，所述t为明文长度。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述第二加密模块，具体用于：

将所述随机比特串和所述明文M进行混合运算，得到中间状态比特串，记为m′₁,m′₂,…,m′_t；

若所述汉明重量为奇数，则确定量子比特|0_z>的旋转角度为得到量子态 $|{\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>=\cos [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}\left]\right|0_z>+\sin [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}]|1_z>,$ 其中，所述 ${|\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>$ 为所述明文加密后的量子比特，所述和为旋转后量子态的幅度，1<j<t，所述|0_z>为希尔伯特空间H₂的一组正交基{|0_z>，|1_z>}中的|0_z>，所述m′_j为第j个中间状态比特，所述d为随机比特串的十进制数值，所述r′_j为映射后的第j个随机比特，所述|φ>为量子比特；

或者，

若所述汉明重量为偶数，则确定所述量子比特|0_z>的旋转角度为 $\frac{d}{2^{N-1}}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\mathrm{\&pi;},$ 1<j<t，得到量子态 $|{\mathrm{\&phi;}}_{d,r_j^{\&prime;},m_j}>=\cos [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}\left]\right|0_z>+\sin [\frac{d}{2^N}\mathrm{\&pi;}+m_j^{\&prime;}\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]|1_z>;$

则得到所述第二密文量子比特串为其中，所述为直积操作，所述|Φ>为量子比特串，所述r为随机比特串。

11.一种解密数据处理装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收第一设备发送的密文，所述密文包括第一密文和第二密文；

第一解密模块，用于对所述第一密文的量子比特逆旋转，并对逆旋转后的量子比特进行测量，获取所述第一密文对应的第一比特串；

映射模块，用于采用单向函数对所述第一比特串进行映射；

第二解密模块，用于采用所述第一比特串的十进制数值、所述第一比特串的汉明重量以及映射后的第一比特串对所述第二密文进行解密，获取明文。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：

生成模块，用于所述接收模块接收第一设备发送的密文之前，根据整数集合选取一个大于安全参数的随机整数，所述随机整数作为模构成一个群，并选取单向函数G:{0,1}^t→{0,1}^t，以使第一设备用于报文的加密以及所述第二设备用于解密，其中，所述t为明文长度；

根据安全策略确定公钥长度；

在所述群中随机选取一个N维向量；

根据所述随机整数和所述N维向量生成私钥；

根据N维向量制备N个量子比特；

将所述量子比特|0_z>旋转s_j个单位旋转角度θ_n，生成公钥Y={N,|Ψ_s(θ_n)>}和私钥D={n,s}，其中，所述为公钥的量子态，所述单位旋转角度为θ_n=π/2^n-1，1<=j<=N，所述s_j为N维向量第j分量，所述n为随机整数，所述N为公钥的长度，所述s为N维向量，所述|Ψ>为量子态，所述为直积操作，所述为公钥量子比特，所述|Ψ_s(θ_n)>为公钥量子比特串。

13.根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述第一解密模块，具体用于：

若所述明文长度小于所述公钥长度，则对所述第一密文的第i个量子比特逆旋转s_j个所述单位旋转角度θ_n；

或者，

若所述明文长度大于所述公钥长度，则对所述第一密文的第i个量子比特逆旋转S_imodN个所述单位旋转角度θ_n，其中,所述ｉｍｏｄN为第[t/N]+1份公钥的第i模N个公钥量子比特；

采用基{|0_z>，|1_z>}测量所述逆旋转后的量子比特，获取第一密文对应的第一比特串，其中，所述{|0_z>，|1_z>}为希尔伯特空间H₂的一组正交基；

所述映射模块，具体用于：

通过单向函数G:{0,1}^t→{0,1}^t对所述第一比特串进行映射得到第三比特串。

14.根据权利要求11-13任一项所述的装置，其特征在于，所述第二解密模块，具体用于：

对第二密文进行逆旋转其中，所述e为第一比特串的十进制数值；

若所述第一比特串的所述汉明重量为偶数，则采用所述{|0_z>，|1_z>}基测量所述逆旋转操作的结果，获取第二比特串；

或者，

若所述汉明重量为奇数，则采用{|+_z>，|-_z>}基测量所述逆旋转操作的结果，获取第二比特串，其中{|+_z>，|-_z>}为希尔伯特空间H₂的另一组正交基；

通过所述第三比特串与所述第二比特串逆混合获取明文比特串。

15.一种加密和解密数据处理系统，其特征在于，包括权利要求8-10中任一项所述的加密数据处理装置、权利要求11-14任一项所述的解密数据处理装置。