量子信息隐藏是量子密码学和量子通信网络相结合的一个热门研究课题,它以量子态作为信息的载体,通过隐写技术实现信息隐蔽传输的目的。作为量子信息隐藏在量子保密通信领域中一个重要应用,量子图像信息隐藏可以为保护政府机密信息、商业交易信息和个人隐私信息提供更加安全的技术,具有重要的现实意义。回顾量子图像信息隐藏现有的研究成果,可发现量子图像水印算法陷入了弱稳健性的困境,且量子图像隐写算法面临着如何在隐蔽性和嵌入效率上保持平衡的挑战。因此,本文对如何提高量子图像水印算法的稳健性和平衡量子图像隐写算法的隐蔽性与嵌入效率进行了设计与分析,具体的研究内容如下:(1)基于使用密钥的受控最低有效位修改技术的稳健性和对数极坐标量子图像表示模型(QUALPI)的几何特性,提出了一种稳健型量子图像水印算法。针对最低有效位修改技术透明性强但稳健性弱的特点,新算法不但运用量子密钥分发技术来抵抗扫描与复印攻击,而且运用QUALPI量子图像旋转和缩放的不变性特点来抵抗几何变换攻击,可以更好地保证量子水印图像的透明性和稳健性。(2)基于运用修改方向(EMD)嵌入方法的嵌入效率高和增强型量子图像表示模型(NEQR)的灵活性,提出了一种高效的量子图像隐写算法。相比于最低有效位修改技术的低嵌入效率,EMD嵌入方法有着更高的嵌入效率,这是因为对载体像素组中不同像素的灰度值的修改方向,代表了不同的秘密信息。设计实现EMD嵌入方法的量子线路,为理解新算法的嵌入过程和提取过程提供了一种捷径。(3)基于矩阵编码的嵌入效率高与隐蔽性强,以及量子彩色图像表示模型(NCQI)的高冗余量,提出了一种高效且隐蔽性强的量子图像隐写算法。与EMD嵌入方法相似,矩阵编码的嵌入效率高是因为对载体像素组中不同像素的最低有效位的修改,代表了不同的秘密信息。同时,矩阵编码通过对载体像素的最低有效位进行修改,使其具有隐蔽性强的优点。基于矩阵编码,新算法不仅避免将秘密信息嵌入在载体像素的敏感位置,而且能有效减少对载体像素的修改。