量子计算的并行计算能力和量子比特的特殊性质为图像处理任务提供了有效的解决方案。本文提出了一种基于Fisher-Yates算法和Logistic映射的量子图像加密算法。首先利用Fisher-Yates算法生成三个密钥序列,其中一个密钥序列用于对图像的坐标量子比特进行编码。利用另外两个密钥和预设规则,基于编码后的坐标量子比特设计量子坐标置乱操作,对明文图像的空间信息进行有效的置乱。接下来,生成另一组密钥序列,其中一个密钥序列用于对图像的颜色量子比特进行编码。利用另外两个密钥序列和不同的规则,设计了一种基于编码颜色量子比特的量子比特平面置乱操作,成功对图像的颜色信息进行了置乱。最后基于Logistic映射生成量子密钥图像,并基于Fisher-Yates算法对密钥图像进行置乱,以提高密钥复杂度。将原图像与置乱后的密钥图像进行异或运算,得到最终的密文图像。给出了该方案的完整量子电路图。实验结果和安全分析证明了该方案的有效性,该方案提供了很大的密钥空间,计算复杂度仅为O(n)。
主要关键词