| 刘帅* **,邓文博*,刘福才* **.基于超混沌的三层量子图像加密算法研究[J].高技术通讯(中文),2023,33(2):167~175 |
| 基于超混沌的三层量子图像加密算法研究 |
| Research on three-layer quantum image encryption algorithm based on hyperchaos |
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| DOI：10. 3772/ j. issn. 1002-0470. 2023. 02. 006 |
| 中文关键词: 图像加密； 超混沌系统； 量子图像； 量子电路 |
| 英文关键词: image encryption, hyperchaotic system, quantum image, quantum circuit |
| 基金项目: |
| 作者 | 单位 | | 刘帅* ** | (*燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心秦皇岛 066004)
(**燕山大学极端条件下机械结构和材料科学国防重点学科实验室秦皇岛 066004) | | 邓文博* | (*燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心秦皇岛 066004)
(**燕山大学极端条件下机械结构和材料科学国防重点学科实验室秦皇岛 066004) | | 刘福才* ** | (*燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心秦皇岛 066004)
(**燕山大学极端条件下机械结构和材料科学国防重点学科实验室秦皇岛 066004) |
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| 中文摘要: |
| 具有高效运算能力的量子计算机的提出使得基于经典计算机的图像加密算法安全性大大降低，如何将图像转移到量子计算机表示并进行加密传输是一个难点。针对这一问题，设计了基于NEQR模型的3层量子图像加密算法。首先，利用希尔伯特（Hilbert）矩阵实现量子块级置乱；然后，利用超Lorenz混沌系统生成的随机序列，打乱量子像素中的位顺序，实现位级置乱；最后，利用量子随机图像对原始量子图像进行CNOT操作并进行位本身CNOT操作，实现位级扩散，得到最后的加密图像。实验结果表明，加密图像的相关系数较低，加密算法的密钥空间大，加密图像的像素改变率、归一化平均变化强度和熵值接近理论值，具有良好的安全性和可行性。 |
| 英文摘要: |
| The proposal of a quantum computer with efficient computing power greatly reduces the security of image encryption algorithms based on classical computers. It is difficult to transfer images to quantum computers for representation and encrypted transmission. Aiming at this problem, a three-layer quantum image encryption algorithm based on the NEQR (novel enhanced quantum representation) model is designed. First, the Hilbert matrix is used to achieve quantum block-level scrambling; then, the random sequence generated by the Lorenz hyperchaotic system is used to disrupt the bit order in the quantum pixels to achieve bit-level scrambling; finally, the quantum random image is used to scramble the original quantum image to perform the CNOT operation and the bit itself CNOT operation to realize the bit-level diffusion and obtain the final encrypted image. The experimental results show that the correlation coefficient of the encrypted image is low, the key space of the encryption algorithm is large, and the pixel change rate, normalized average change intensity and entropy value of the encrypted image are very close to the theoretical values, which has good security and feasibility. |
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