基于量子生成对抗网络的信息隐藏方案

针对量子图像信息隐藏技术在面对基于统计的隐写分析算法检测时的不安全问题,提出基于量子生成对抗网络(QGAN)的信息隐藏方案.首先利用映射规则将秘密信息映射为单量子比特门,演化得到QGAN生成器G的参数化量子电路的输入态;然后通过QGAN中的生成电路生成含密量子图像;最后通过测量含密量子图像得到样本数据后与真实数据样本作为判别器D的输入进行迭代优化,使G能够得到接近于目标图像的含密图像.实验结果表明,所提方案能生成与目标图像分布较好拟合的含密图像,完成信息的非嵌入式隐藏.

量子线性卷积及其在图像处理中的应用

线性卷积在图像处理中发挥着重要作用,但是在处理海量高分辨率图像时,求解线性卷积会消耗许多计算资源.为此,本文就量子线性卷积及其在图像处理问题中的应用开展相关研究,首先提出单通道,单位步长,零补充情况下的量子一维和二维线性卷积,然后实现多通道,非单位步长,非零补充的情况,最后将量子二维线性卷积应用于量子图像平滑,量子图像锐化和量子图像边缘检测.通过理论分析证明了量子线性卷积的空间复杂度O(logM)和时间复杂度O(log^(2)M)较经典线性卷积有指数级下降,且基于Qiskit的仿真实验成功验证了量子线性卷积和量子图像处理算法的正确性和可行性.

基于量子开关的量子纠缠分发基本限制突破

为解决纠缠分发中量子信息在信道中传输极易出现信息丢失导致纠缠分发速率低的问题,提出利用量子开关传输量子信息。针对量子开关的信息传输能力,设计基于量子开关的自适应纠缠分发协议,确定基于量子开关的两步纠缠分发容量;利用信道的量子隐形传态模拟方法推导出容量上界,并利用哈希不等式推导出容量下界。仿真结果表明,所提方法的容量下界基本上突破了传统量子信道的容量上界,为实现量子信息的高速率传输提供了可行思路。

基于Canny算法的量子图像边缘检测

为进一步完善在量子计算机上图像边缘检测算法的理论研究,提出量子图像Canny边缘检测算法,并设计了完整的量子线路。基于新型增强量子图像表示模型(novel enhanced quantum representation of digital images,NEQR),在利用量子比特序列的计算基态叠加存储图像信息的基础上,介绍了一系列相关的基本量子线路模块,实现量子图像的高斯平滑滤波、梯度计算、非极大值抑制、双阈值和边缘跟踪的线路设计。量子线路复杂度分析表明,于经典数字图像边缘算法相比,可以实现指数加速。借助Matlab软件进行仿真实验,通过和其他边缘检测算法的对比分析,方案具有较好的边缘检测效果。

基于d维单个量子态的半量子密钥分发方案

为提升半量子密钥分发方案的信息传输容量和效率,本文提出了一种基于d维量子系统下单个量子态的非对称半量子密钥分发方案.基于发送方在d维量子系统下制备的单个量子态,接收方采用非对称的方式执行CTRL和SIFT操作.在发送方拥有量子存储器存储所有接收方发送的单粒子量子态条件下,其可以依据接收方的具体操作选择正确的单粒子测量基测量量子态.于是,方案的效率可以提升到近似100%.安全性分析表明,本文方案可以抵抗常见的截获-重发、测量-重发、纠缠-测量和特洛伊木马攻击.性能分析表明,随着量子系统维度d的增大,本文方案传输的密钥信息容量会更大.