本文關(guān)鍵詞：量子隱寫(xiě)及量子水印協(xié)議的設(shè)計(jì)與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：量子計(jì)算的快速處理能力對(duì)計(jì)算安全的經(jīng)典密碼體制造成了威脅,迫使學(xué)者們開(kāi)始投入到基于量子力學(xué)特性的量子保密通信的研究中。目前,隨著量子保密通信在理論基礎(chǔ)和物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)方面的快速發(fā)展,學(xué)者們對(duì)量子保密通信的研究開(kāi)始關(guān)注于不同的研究方向。量子信息隱藏即是其中一個(gè)新的研究方向。與經(jīng)典的信息隱藏相比,量子信息隱藏在安全性上具有天然的保障,是量子保密通信的一個(gè)重要分支。同時(shí),量子計(jì)算的快速處理能力也可以解決一些經(jīng)典計(jì)算無(wú)法解決的圖像處理難題。量子計(jì)算在圖像處理中的應(yīng)用及量子信息學(xué)的不斷發(fā)展,使得學(xué)者們開(kāi)始關(guān)注量子圖像的研究。然而,對(duì)量子圖像的研究?jī)H處于理論探索階段,因此不管是在當(dāng)前經(jīng)典圖像處理中還是在未來(lái)的量子信息時(shí)代,量子圖像的研究都將是一個(gè)非常有潛力的研究課題。量子隱寫(xiě)和量子水印是量子信息隱藏的兩個(gè)重要分支。其中,量子水印結(jié)合了量子信息隱藏與量子圖像理論,是研究量子信息隱藏的一個(gè)新思路。本文研究了量子隱寫(xiě)和量子水印兩類(lèi)量子信息隱藏協(xié)議,其主要貢獻(xiàn)描述如下：1)量子隱寫(xiě)協(xié)議隱蔽性評(píng)價(jià)問(wèn)題：隱蔽性是衡量量子隱寫(xiě)協(xié)議性能的一個(gè)重要指標(biāo),良好的隱蔽性可以確保竊聽(tīng)者無(wú)法察覺(jué)秘密消息的存在。隱蔽性評(píng)價(jià)方法是進(jìn)行隱蔽性分析的有效手段。本文分類(lèi)研究了量子隱寫(xiě)協(xié)議的隱蔽性評(píng)價(jià)問(wèn)題。首先,分析了一個(gè)針對(duì)以量子噪聲信道為載體信道的量子隱寫(xiě)協(xié)議的隱蔽性評(píng)價(jià)方法,并驗(yàn)證了它的有效性。然后,針對(duì)以封閉量子信道為載體信道的量子隱寫(xiě)協(xié)議,基于跡距離提出了一個(gè)新的量子隱寫(xiě)協(xié)議隱蔽性評(píng)價(jià)方法。并用該方法對(duì)現(xiàn)有的量子隱寫(xiě)協(xié)議的隱蔽性進(jìn)行了分析,驗(yàn)證了該隱蔽性評(píng)價(jià)方法的有效性。該方法為后面量子隱寫(xiě)協(xié)議的隱蔽性分析提供了一個(gè)有效的方法。2)新型量子隱寫(xiě)協(xié)議：首先,基于量子態(tài)的概率測(cè)量,提出了一種新穎的量子隱寫(xiě)協(xié)議。該量子隱寫(xiě)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,通過(guò)半正定算子值測(cè)量算子將秘密消息嵌入到載體數(shù)據(jù)中。秘密消息的存在并沒(méi)影響載體數(shù)據(jù)的讀取,而且合法接收方不需要發(fā)送方公布載體數(shù)據(jù)就可以根據(jù)半正定算子值測(cè)量結(jié)果提取到秘密消息,這使該協(xié)議具有良好的安全性。其安全性不依賴(lài)于其它量子保密通信協(xié)議,可以發(fā)生在一般的量子通信過(guò)程中。其次,由于量子態(tài)在傳遞過(guò)程中很容易受到環(huán)境噪聲及退相干的影響,而發(fā)生衰變,而已有的量子隱寫(xiě)協(xié)議中適用于量子噪聲信道的協(xié)議很少。因此,本文將基于概率測(cè)量的量子隱寫(xiě)協(xié)議推廣到量子噪聲信道中,并證明該協(xié)議是一個(gè)可以應(yīng)用到量子噪聲信道的量子隱寫(xiě)協(xié)議。最后,用所提出的量子隱寫(xiě)協(xié)議的隱蔽性評(píng)價(jià)方法對(duì)所提出的兩個(gè)量子隱寫(xiě)協(xié)議的隱蔽性進(jìn)行了定量分析,驗(yàn)證它們具有良好的隱蔽性。此外,協(xié)議的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中用到的是非糾纏的單粒子態(tài),且不需要共享大量的密鑰,這確保了協(xié)議在當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)條件下是可行的,同時(shí)也減低了通信過(guò)程中輔助資源及密鑰的消耗。3)量子圖像及量子水�。夯趯�(duì)量子圖像理論的研究,以一種靈活的量子圖像表示方法為圖像的存儲(chǔ)模型,提出了一個(gè)空域量子水印協(xié)議。為了給出實(shí)現(xiàn)該協(xié)議的量子線(xiàn)路,設(shè)計(jì)了一個(gè)多控制旋轉(zhuǎn)量子門(mén),該量子門(mén)使所提出的量子水印協(xié)議具有能夠準(zhǔn)確控制水印圖像在載體圖像上的嵌入位置的性能。在水印協(xié)議的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,為了完成水印圖像的預(yù)處理,還針對(duì)該類(lèi)量子圖像提出一個(gè)圖像置亂方法,并給出實(shí)現(xiàn)該方法的量子線(xiàn)路。可行的量子線(xiàn)路可以確保所提出的協(xié)議在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中嚴(yán)格遵循了量子力學(xué)原理,且在當(dāng)前的物理實(shí)驗(yàn)條件下是可行的。目前已有的對(duì)量子水印的研究都沒(méi)有完整地給出實(shí)現(xiàn)協(xié)議的量子線(xiàn)路,針對(duì)這樣的問(wèn)題本文給出了實(shí)現(xiàn)該協(xié)議所有步驟的量子線(xiàn)路。根據(jù)給出的量子線(xiàn)路圖,在經(jīng)典計(jì)算機(jī)中對(duì)所提出的量子水印協(xié)議和圖像置亂方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)仿真,仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提出的量子水印協(xié)議及所設(shè)計(jì)的量子線(xiàn)路的有效性,且說(shuō)明所提出的協(xié)議在不可見(jiàn)性、安全性及嵌入容量上具有優(yōu)勢(shì)。此外,所提出的協(xié)議不依賴(lài)于量子圖像上的任何變換算法,易于分析協(xié)議的計(jì)算復(fù)雜度。根據(jù)所設(shè)計(jì)的量子線(xiàn)路,文中分析了所提出協(xié)議的計(jì)算復(fù)雜度。
【關(guān)鍵詞】：量子保密通信 量子信息隱藏 量子隱寫(xiě) 量子圖像 量子水印
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP309.7;O413
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 符號(hào)說(shuō)明12-13
• 第一章 緒論13-29
• 1.1 研究背景及意義13-19
• 1.2 研究現(xiàn)狀19-26
• 1.3 本文的主要工作26-29
• 第二章 量子信息基礎(chǔ)及量子圖像理論29-47
• 2.1 引言29
• 2.2 量子信息基礎(chǔ)29-36
• 2.2.1 量子比特及量子邏輯門(mén)29-33
• 2.2.2 量子測(cè)量33-34
• 2.2.3 密度算子34-35
• 2.2.4 量子純化理論35-36
• 2.3 量子圖像理論36-46
• 2.3.1 Qubit Lattice量子圖像存儲(chǔ)模型37-40
• 2.3.2 量子圖像的靈活存儲(chǔ)模型40-43
• 2.3.3 其它量子圖像存儲(chǔ)模型43-46
• 2.4 本章小結(jié)46-47
• 第三章 量子隱寫(xiě)協(xié)議的隱蔽性評(píng)價(jià)方法分析47-58
• 3.1 引言47-48
• 3.2 菱形范數(shù)評(píng)價(jià)方法分析48-53
• 3.2.1 量子噪聲信道48-50
• 3.2.2 菱形范數(shù)評(píng)價(jià)方法分析50-53
• 3.3 基于跡距離的隱蔽性評(píng)價(jià)方法53-57
• 3.3.1 跡距離53-54
• 3.3.2 基于跡距離的隱蔽性評(píng)價(jià)方法54
• 3.3.3 基于跡距離的隱蔽性評(píng)價(jià)方法分析54-57
• 3.4 本章小結(jié)57-58
• 第四章 基于概率測(cè)量的量子隱寫(xiě)協(xié)議58-71
• 4.1 引言58-59
• 4.2 基于概率測(cè)量的量子隱寫(xiě)協(xié)議59-66
• 4.2.1 量子隱寫(xiě)系統(tǒng)59-60
• 4.2.2 協(xié)議的基礎(chǔ)60-62
• 4.2.3 秘密消息的嵌入過(guò)程62-64
• 4.2.4 秘密消息的提取過(guò)程64-66
• 4.3 協(xié)議的性能分析66-69
• 4.3.1 隱蔽性分析66-67
• 4.3.2 安全性分析67-68
• 4.3.3 嵌入容量分析68-69
• 4.4 本章小結(jié)69-71
• 第五章 適用于量子噪聲信道的量子隱寫(xiě)協(xié)議71-80
• 5.1 引言71
• 5.2 適用于量子噪聲信道的量子隱寫(xiě)協(xié)議71-77
• 5.2.1 協(xié)議的基礎(chǔ)72-74
• 5.2.2 秘密消息的嵌入過(guò)程74-75
• 5.2.3 秘密消息的提取過(guò)程75-77
• 5.3 性能分析77-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 第六章 基于FRQI圖像的空域量子水印協(xié)議80-103
• 6.1 引言80-81
• 6.2 多控制旋轉(zhuǎn)量子門(mén)和一個(gè)新的FRQI圖像置亂方法81-85
• 6.2.1 多控制旋轉(zhuǎn)量子門(mén)81-83
• 6.2.2 一個(gè)新的FRQI圖像置亂方法83-85
• 6.3 基于FRQI圖像的空域量子水印協(xié)議85-89
• 6.3.1 水印嵌入過(guò)程86-88
• 6.3.2 水印提取過(guò)程88-89
• 6.4 仿真實(shí)驗(yàn)及性能分析89-102
• 6.4.1 視覺(jué)質(zhì)量90-99
• 6.4.2 嵌入容量99-101
• 6.4.3 計(jì)算復(fù)雜度101-102
• 6.5 本章小結(jié)102-103
• 第七章 總結(jié)與展望103-108
• 7.1 本文工作總結(jié)103-105
• 7.2 工作展望105-108
• 參考文獻(xiàn)108-119
• 致謝119-121
• 攻讀學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果目錄121

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：307883