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dc.creatorCruz, Luis José Mantilla Santa-
dc.date.accessioned2024-08-06T14:04:42Z-
dc.date.available2024-08-06T14:04:42Z-
dc.date.issued2024-07-15-
dc.identifier.citationCRUZ, Luis José Mantilla Santa. Multigraphs: emergence from Hilbert space subdivision in superposed quantum systems and their image encoding application. 2024. 118 f. Dissertação (Mestrado Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.489.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/42069-
dc.description.abstractQuantum computing has emerged as a transformative field, offering unprecedented capabilities that promise to revolutionize various domains such as cryptography, data encoding, and information processing. This study explores the potential of quantum systems and their associated phenomena in generating pseudo-random numbers, image encryption, and multigraph representation. Initially, this research proposes an algorithm leveraging quasi-probabilities inherent in quantum mechanics to construct a Pseudo Random Number Generator (PRNG) from a small quantum system. Through rigorous testing, the ability of this approach to generate deterministic sequences of pseudo-random numbers is demonstrated, highlighting the efficiency and unpredictability of quantum-generated random numbers. Subsequently, an encryption and decryption algorithm based on the PRNG is developed and evaluated, analyzing its robustness against common attacks such as cropping, noise, and correlation. The findings underscore the heightened security offered by quantum-based encryption schemes, paving the way for fundamentally secure image transmission and storage. Moreover, this research introduces a novel framework for representing multigraphs within quantum systems. This innovative approach allows the generation of graphs with varying vertex or edge label density, opening new avenues for data representation and processing. Therefore, this study contributes to the advancement of quantum computing by demonstrating the efficacy of quantum systems in generating pseudo-random numbers, enhancing image encryption security, and offering insights into the representation of multigraphs within quantum contexts.pt_BR
dc.description.sponsorshipOEA - Organização das Nações Americanaspt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Embargadopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/*
dc.subjectQuantum computingpt_BR
dc.subjectQuasi-probabilitypt_BR
dc.subjectPseudo-Random Number Generatorpt_BR
dc.subjectMultigraphspt_BR
dc.subjectComputaçãopt_BR
dc.subjectImage encodingpt_BR
dc.subjectComputação Quânticapt_BR
dc.subjectGeração de Números Pseudo-Aleatóriospt_BR
dc.subjectImagempt_BR
dc.subjectrepresentação multigráficapt_BR
dc.subjectprocessamento de informações quânticaspt_BR
dc.subjectCriptografiapt_BR
dc.titleMultigraphs: emergence from Hilbert space subdivision in superposed quantum systems and their image encoding applicationpt_BR
dc.title.alternativeMultigrafos: emergência da subdivisão do espaço de Hilbert em sistemas quânticos superpostos e sua aplicação em codificação de imagens.pt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.contributor.advisor-co1Faina, Luis Fernando-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0242166091176964pt_BR
dc.contributor.advisor1Pereira, João Henrique de Souza-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6843234527853507pt_BR
dc.contributor.referee1Rosa, Pedro Frosi-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7828441075514905pt_BR
dc.contributor.referee2Oliveira, Romerson Deiny-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1037426404208667pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5018491588528163pt_BR
dc.description.degreenameDissertação (Mestrado)pt_BR
dc.description.resumoComputação quântica emergiu como um campo transformador, oferecendo capacidades sem precedentes que prometem revolucionar diversos domínios, como criptografia, codificação de dados e processamento de informações. Este estudo explora o potencial dos sistemas quânticos e seus fenômenos associados na geração de números pseudo-aleatórios, criptografia de imagem e representação de multigrafos. Inicialmente, esta pesquisa propõe um algoritmo que aproveita as quasi-probabilidades inerentes à mecânica quântica para construir um Gerador de Números Pseudo-aleatórios (PRNG - \textit{Pseudorandom Number Generator}) a partir de um sistema quântico. Através de testes rigorosos, é demonstrada a capacidade deste método em gerar sequências determinísticas de números pseudo-aleatórios, destacando a eficiência e imprevisibilidade dos números aleatórios gerados quanticamente. Posteriormente, é desenvolvido e avaliado um algoritmo de criptografia e descriptografia baseado no PRNG, analisando sua robustez contra ataques comuns, como recorte, ruído e correlação. Os resultados enfatizam a segurança aumentada oferecida pelos esquemas de criptografia baseados em quântica, pavimentando o caminho para a transmissão e armazenamento de imagens fundamentalmente seguros. Além disso, é introduzido um novo framework para representação de multigrafos dentro de sistemas quânticos. Esta abordagem inovadora permite a geração de multigrafos com densidade variável de vértices ou arestas, abrindo novos caminhos para a representação e processamento de dados. Assim, este estudo contribui para o avanço da computação quântica ao demonstrar a eficácia dos sistemas quânticos na geração de números pseudo-aleatórios, melhorando a segurança na criptografia de imagem e oferecendo insights na representação de multigrafos dentro de contextos quânticos.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência da Computaçãopt_BR
dc.sizeorduration118pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::PROBABILIDADE E ESTATISTICA::PROBABILIDADE E ESTATISTICA APLICADASpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL::FISICA CLASSICA E FISICA QUANTICA MECANICA E CAMPOSpt_BR
dc.embargo.termsArtigos publicados em revistas científicas cujo contrato firmado com os autores apresente cláusula que impeça a disponibilização daqueles em repositórios de livre acesso.pt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.489pt_BR
dc.orcid.putcode165077703-
dc.crossref.doibatchid84621cd9-4105-4d69-a599-aba51dbbbb22-
dc.subject.autorizadoComputaçãopt_BR
dc.subject.autorizadoComputação quânticapt_BR
dc.subject.autorizadoCriptografia de dados (Computação)pt_BR
dc.subject.autorizadoComputação gráficapt_BR
dc.description.embargo2026-07-26-
dc.subject.odsODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.pt_BR
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