ارائه دو رویکرد نهان نگاری صوتی کوانتومی بهبودیافته از نظر مقاومت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی فارسی

نویسندگان

1 گروه مهندسی کامپیوتر،واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی ، دزفول، ایران.

2 گروه مهندسی کامپیوتر، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران

3 گروه مهندسی کامپیوتر، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران.

چکیده

چکیده- اخیرا نهان‌نگاری کوانتومی به عنوان یک مبحث امنیتی مهم توجه پژوهشگران زیادی را به خود جلب کرده است. تاکنون روش‌های زیادی برای نهان‌نگاری تصاویر کوانتومی پیشنهاد شده است ولی دستاوردهای انگشت‌شماری در حوزه نهان‌نگاری صوت کوانتومی به چشم می‌خورد. این مقاله دو رویکرد نهان‌نگاری صوت کوانتومی را با هدف بهبود مقاومت ارائه می‌دهد. رویکرد اول یک کیوبیت نهان‌نگاره را در تعداد فردی از نمونه‌های صوتی سیگنال میزبان جایگذاری کرده و با استفاده از روش رای گیری اکثریت، کیوبیت صحیح را استخراج می‌کند. در رویکرد پیشنهادی دوم، تعداد k نمونه صوتی از سیگنال میزبان به عنوان یک قاب، گروه بندی می‌شوند که حامل یک کیوبیت از نهان‌نگاره خواهند شد. به منظور جایگذاری یک کیوبیت، مجموع دامنه نمونه‌های صوت در پیمانه 2k محاسبه می‌شود (r)، و با افزایش یا کاهش جزئی مقدار دامنه نمونه‌ها، مقدار r در مرکز یکی از دسته‌های [0,2k-1-1] و [2k-1,2k-1] به ترتیب برای درج کیوبیت ├ |0⟩ یا ├ |1⟩ تنظیم می‌گردد. در زمان استخراج، مقدار r مجددا محاسبه شده و با توجه به اینکه در کدام یک از دسته‌های مذکور قرار می‌گیرد، کیوبیت استخراج شده مشخص خواهد شد. برای هرکدام از رویکرد‌های پیشنهادی، مدار کوانتومی و تحلیل پیچیدگی ارائه شده است. پیچیدگی مداری هر دو رویکرد ارائه شده خطی است. نتایج شبیه سازی نشان می‌دهد که رویکرد‌های ارائه شده مصالحه قابل قبولی بین مقاومت، شفافیت و ظرفیت ارائه می‌دهند.

کلیدواژه‌ها


[1]    P. Benioff, "The computer as a physical system: A microscopic quantum mechanical Hamiltonian model of computers as represented by Turing machines," Journal of statistical physics, vol. 22, pp. 563-591, 1980.
[2]    V. Vedral, A. Barenco, and A. Ekert, "Quantum networks for elementary arithmetic operations," Physical Review A, vol. 54, p. 147, 1996.
[3]    S. E. Venegas-Andraca and S. Bose, "Storing, processing, and retrieving an image using quantum mechanics," in Quantum Information and Computation, 2003, pp. 137-148.
[4]    J. I. Latorre, "Image compression and entanglement," arXiv preprint quant-ph/0510031, 2005.
[5]    P. Q. Le, F. Dong, and K. Hirota, "A flexible representation of quantum images for polynomial preparation, image compression, and processing operations," Quantum Information Processing, vol. 10, pp. 63-84, 2011.
[6]    B. Sun, P. Q. Le, A. M. Iliyasu, F. Yan, J. A. Garcia, F. Dong, et al., "A multi-channel representation for images on quantum computers using the RGBα color space," in Intelligent Signal Processing (WISP), 2011 IEEE 7th International Symposium on, 2011, pp. 1-6.
[7]    Y. Zhang, K. Lu, Y. Gao, and M. Wang, "NEQR: a novel enhanced quantum representation of digital images," Quantum information processing, vol. 12, pp. 2833-2860, 2013.
[8]    J. Sang, S. Wang, and Q. Li, "A novel quantum representation of color digital images," Quantum Information Processing, vol. 16, p. 42, 2017.
[9]    J. Wang, "QRDA: quantum representation of digital audio," International Journal of Theoretical Physics, vol. 55, pp. 1622-1641, 2015.
[10]  F. Yan, A. M. Iliyasu, Y. Guo, and H. Yang, "Flexible representation and manipulation of audio signals on quantum computers," Theoretical Computer Science, 2017.
[11]  Z.-G. Qu, H.-X. He, and T. Li, "Novel quantum watermarking algorithm based on improved least significant qubit modification for quantum audio," Chinese Physics B, vol. 27, p. 010306, 2018.
[12]  W.-W. Zhang, F. Gao, B. Liu, H.-Y. Jia, Q.-Y. Wen, and H. Chen, "A quantum watermark protocol," International Journal of Theoretical Physics, vol. 52, pp. 504-513, 2013.
[13]  X.-H. Song, S. Wang, S. Liu, A. A. A. El-Latif, and X.-M. Niu, "A dynamic watermarking scheme for quantum images using quantum wavelet transform," Quantum information processing, vol. 12, pp. 3689-3706, 2013.
[14]  X. Song, S. Wang, A. A. A. El-Latif, and X. Niu, "Dynamic watermarking scheme for quantum images based on Hadamard transform," Multimedia systems, vol. 20, pp. 379-388, 2014.
[15]  S. Wang, X. Song, and X. Niu, "Quantum cosine transform based watermarking scheme for quantum images," Chinese Journal of Electronics, vol. 24, pp. 321-325, 2015.
[16]  N. Wang and S. Lin, "A watermarking strategy for quantum image based on least significant bit," Chin. J. Quantum Electron, vol. 32, pp. 263-269, 2015.
[17]  S. Heidari and M. Naseri, "A novel LSB based quantum watermarking," International Journal of Theoretical Physics, vol. 55, pp. 4205-4218, 2016.
[18]  N. Jiang, N. Zhao, and L. Wang, "LSB based quantum image steganography algorithm," International Journal of Theoretical Physics, vol. 55, pp. 107-123, 2016.
[19]  S. Heidari, M. Naseri, R. Gheibi, M. Baghfalaki, M. R. Pourarian, and A. Farouk, "A new quantum watermarking based on quantum wavelet transforms," Communications in Theoretical Physics, vol. 67, p. 732, 2017.
[20]  K. Chen, F. Yan, A. M. Iliyasu, and J. Zhao, "Exploring the Implementation of Steganography Protocols on Quantum Audio Signals," International Journal of Theoretical Physics, vol. 57, pp. 476-494, 2017.
[21]  X. Li, G. Yang, C. M. Torres Jr, D. Zheng, and K. L. Wang, "a Class of Efficient Quantum Incrementer Gates for Quantum Circuit Synthesis," International Journal of Modern Physics B, vol. 28, p. 1350191, 2014.
[22]  L. Zhang, X. Tian, and S. Xia, "A scrambling algorithm of image encryption based on Rubik's cube rotation and Logistic sequence," in Multimedia and Signal Processing (CMSP), 2011 International Conference on, 2011, pp. 312-315.
[23]  M. Li, T. Liang, and Y.-j. He, "Arnold transform based image scrambling method," in 3rd International Conference on Multimedia Technology, 2013.
[24]  J. Zou, R. K. Ward, and D. Qi, "A new digital image scrambling method based on Fibonacci numbers," in Circuits and Systems, 2004. ISCAS'04. Proceedings of the 2004 International Symposium on, 2004, pp. III-965.
[25]  X.-H. Lin and L.-D. Cai, "Scrambling research of digital image based on Hilbert curve [J]," Chinese Journal of Stereology and Image Analysis, vol. 9, pp. 224-227, 2004.
[26]  Y. Zou, X. Tian, S. Xia, and Y. Song, "A novel image scrambling algorithm based on Sudoku puzzle," in Image and Signal Processing (CISP), 2011 4th International Congress on, 2011, pp. 737-740.
[27]  N. Jiang, W.-Y. Wu, and L. Wang, "The quantum realization of Arnold and Fibonacci image scrambling," Quantum information processing, vol. 13, pp. 1223-1236, 2014.
[28]  N. Jiang, L. Wang, and W.-Y. Wu, "Quantum Hilbert image scrambling," International Journal of Theoretical Physics, vol. 53, pp. 2463-2484, 2014.
[29]  A. Barenco, C. H. Bennett, R. Cleve, D. P. DiVincenzo, N. Margolus, P. Shor, et al., "Elementary gates for quantum computation," Physical review A, vol. 52, p. 3457, 1995.
[30]  www.MusicRadar.com. (2015, 01/08/2018). SampleRadar: 235 free '80s heat samples. Available: https://www.musicradar.com/news/tech/sampleradar-235-free-80s-heat-samples-628852