ارائه دو رویکرد نهان نگاری صوتی کوانتومی بهبودیافته از نظر مقاومت

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.

Proposing two quantum audio watermarking schemes with improved robustness

Abstract As an important security technology, recently quantum watermarking attracted wide research attention. Up to now, several methods have been proposed for quantum image watermarking, while there are a few achievements in the domain of quantum audio watermarking. This study presents two quantum audio watermarking schemes, with the aim of improving robustness. The first scheme embeds a watermark qubit into odd number of qubits of host audio, and employs majorityvoting policy to extract the correct watermark qubit. In the second proposed scheme, k audio samples are grouped as a frame, which holds one qubit of watermark. In order to embed a qubit into a frame, parameter r, which is sum of frame amplitudes, is calculated in module 2k. The amplitudes are then adjusted to set parameter r in the median of two ranges, [0, 2k11], and [2k1, 2k1] to represent embedding ├ |0⟩ or ├ |1⟩. The parameter r is recalculated in extracting phase, and based on belonging to a range, the extracted qubit is determined. For every procedure of the proposed schemes, the quantum circuit and complexity analysis are presented. The circuit complexity of both proposed schemes is linear. Experimental results show that the proposed schemes offer promising tradeoffs in terms of robustness and transparency.