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我们在无限量子量子系统的无限时间和时间订购的相关器的无限时间平均值周围的时间波动方面提供了界限。对于物理初始状态,我们的边界预测了时间波动随系统大小的函数的指数衰减。我们在数值上验证了混乱和相互作用的可集成自旋1 /2链的预测,该链满足了我们边界的假设。另一方面,我们从分析和数字上显示的是,对于XX模型,这是一个具有间隙脱合性的非互动系统,temporal波动衰减的多项式衰减具有多种多态的系统大小,用于运算符的系统大小,该操作员位于费米昂表示中,并且在非局部op-ertors的系统大小中呈指数下降。我们的结果表明,相关器的长期时间波动的衰减不能用作混乱的可靠度量或缺乏混乱的指标。
我们给出了无能隙退化的多体量子系统的非时间有序和时间有序相关子的无限时间平均值附近的时间涨落的界限。对于物理初态,我们的界限预测时间涨落随系统大小呈指数衰减。我们通过数值验证了对混沌和相互作用的可积自旋 1/2 链的这一预测,它们满足我们界限的假设。另一方面,我们通过分析和数值证明,对于 XX 模型(一个具有能隙退化的非相互作用系统),对于费米子表示中的局部算子,时间涨落随系统大小呈多项式衰减,而对于非局部算子,时间涨落随系统大小呈指数衰减。我们的结果表明,相关子的长期时间涨落的衰减不能作为混沌或无混沌的可靠度量。
摘要 - 该论文引入了针对资源约束物联网(IoT)环境量身定制的轻巧,有效的键合功能,利用了Parabola Chaotic Map的混乱属性。通过将混沌系统的固有不可预测性与简化的加密设计相结合,提出的哈希功能可确保可靠的安全性和低计算开销。通过基于SRAM初始值将其与物理不封次函数(PUF)集成来进一步增强该函数,该功能可作为设备特异性键的安全且耐篡改的来源。对ESP32微控制器的实验验证证明了该函数对输入变化,特殊统计随机性以及对加密攻击的抗性的高度敏感性,包括碰撞和差分分析。在不同条件下,在关键产生中,平均比重变化的概率接近理想的50%和100%的可靠性,该系统解决了关键的物联网安全挑战,例如克隆,重播攻击和篡改。这项工作贡献了一种新颖的解决方案,该解决方案结合了混乱理论和基于硬件的安全性,以推动物联网应用程序的安全,高效和可扩展的身份验证机制。
在过去的几年中,图像处理技术和通信网络领域取得了重大进步。确保在有线和无线通信中保护敏感信息至关重要,因为数据的立即移动[1-3]。多媒体和视觉内容的利用在各个领域已广泛,包括军事和医务人员数据的传播。过去,传统的加密方法被用于加密照片,但它们的有效性不足以加密较大的图像[4-6]。因此,已经对几种图像加密技术的开发进行了研究。基于混乱的加密研究是这些主题之一[7-10]。混沌系统与密码学之间存在很强的相关性[11]。混沌系统具有随机性,启动参数,控制灵敏度和成真,这符合密码学的基本标准[12,13]。混沌系统创建的价值的确定性和极其不可预测的性质为加密系统提供了可观的好处。这些品质已被用来基于混乱[14-17]进行更多的加密研究。随机数序列是由随机数发生器专门为加密而产生的[18-20]。S-box是块加密系统中的重要组件,负责执行混乱操作。利用
图像处理用于各种计算环境 [1、2]。图像处理技术利用不同的安全机制。在这些机制中,本文将重点关注加密,加密在图像处理 [3] 以及许多其他领域 [4-6] 中都至关重要。近年来,密码学研究界利用了不同技术和理论的进步,包括信息论 [7]、量子计算 [8]、神经计算 [9]、超大规模集成 (VLSI) 技术 [10],尤其是混沌理论 [11]。所有上述理论都对图像加密产生了特别的影响。然而,在本文中,我们特别关注混沌理论在图像加密中的应用。混沌是指系统当前状态对先前状态(空间混沌)、初始条件(时间混沌)或两者(时空混沌)高度敏感的特性。这种敏感性使得混沌系统的输出或行为难以预测。混沌理论基于有序模式、结构化反馈回路、迭代重复、自组织、自相似、分形等,对混沌系统的明显无序性进行解释和公式化。混沌映射、吸引子和序列均指用于此公式化的数学结构。近年来,混沌系统、映射、吸引子和序列引起了研究界的极大兴趣 [ 12 , 13 ]。它们已用于从智能电网 [ 14 ] 到通信系统 [ 15 ] 等各种应用中的安全目的。特别是,混沌加密已用于加密除图像之外的各种内容类型 [ 1 , 2 ]。图 1 说明了图像加密如何与混沌理论在混沌图像加密中融合。图 1 首先介绍了我们将在本文其余部分使用的图标,以表示图像处理、加密、图像加密、混沌和混沌图像加密。此外,该图显示了图像处理如何加入加密,然后加入混沌理论,从而将混沌图像加密构建为一门科学分支和研究领域。
摘要。混乱理论和密码学的融合产生了创新解决方案的动态景观,以实现安全的随机钥匙生成。本文对在该领域进行的几项研究进行了比较,旨在提炼关键的见解和辨别共同点。在提案的多样性中,出现了一个一致的建筑框架,而真正的差异化者则在于选择,配置和利用混沌地图。这些地图是因为它们固有的不可预测性而宽恕,对可靠和安全的加密系统具有重大影响。因此,调查强调了混沌图作为密码学库中多功能工具的持久相关性。数学复杂性和计算之间的相互作用是一个中心主题,说明了精致的平衡研究人员必须导航。随着基于混乱的加密系统的不断发展,该分析是从业人员和理论家的指南针,提供了对安全密钥一代不断发展的景观的见解,以及未来所面临的挑战和机遇。
混沌是一种确定性现象,在特定条件下,状态向量的轨迹变得周期性且对初始条件极为敏感,发生在非线性动态系统中。虽然传统的基于电阻的混沌通信主要关注网络上信息的安全传输,但由于外包制造,收发器本身可能会受到损害。随着资源受限的植入式和可穿戴设备中无线传感器的增长,如果传输的信息可靠且发射机设备安全,混沌通信可能是一个不错的选择。我们相信,作为第四个基本两端电路元件的忆阻器可以缩小可靠通信和安全制造之间的差距,因为它的电阻可以由设计人员而不是代工厂编程和保存。因此,在本文中,我们提出了一种基于忆阻器的蔡氏混沌收发器,它在存在窃听者的情况下都是可靠的,并且在不受信任的代工厂面前是安全的。具体来说,我们考虑相同忆阻器值下的发射器和接收器对,以显示
我们给出了一种新型的随机矩阵普适性的精确结果,这种普适性是无限温度下量子多体系统可以表现出的。具体来说,我们考虑一个纯态集合,该集合由一个小的子系统支撑,该子系统是通过对系统其余部分进行局部投影测量而生成的。我们严格地证明了,从一类经历淬火动力学的量子混沌系统推导出的集合接近于一种完全独立于系统细节的普适形式:它在希尔伯特空间中均匀分布。这超越了量子热化的标准范式,该范式规定子系统放松为一个量子态集合,该集合再现了热混合状态下局部可观测量的期望值。我们的结果更普遍地意味着量子态本身的分布与均匀随机态的分布变得难以区分,即集合形成了量子信息论术语中的量子态设计。我们的工作建立了量子多体物理学、量子信息和随机矩阵理论之间的桥梁,表明伪随机态可以从孤立的量子动力学中产生,为设计量子态断层扫描和基准测试的应用开辟了新方法。
量子混沌是十分重要的。它是孤立多体量子系统热化机制和本征态热化假设 (ETH) 有效性的基础[1-3],它解释了驱动系统的加热[4,5],它是多体局部化的主要障碍[6-9],它抑制了多体量子系统的长时间模拟[10],它可能导致量子信息的快速扰乱[11],并且它是可以观察到量子疤痕现象的区域[12-14]。对于具有适当半经典极限的系统,量子混沌是指在量子域中发现的特定属性,此时相应的经典系统在混合、对初始条件的敏感性和正的 Lyapunov 指数意义上是混沌的。对于自由度较少的系统(如台球和被踢转子),这种对应关系已经很明确,然而对于我们感兴趣的具有许多相互作用粒子的系统,由于半经典分析的挑战,这种对应关系仍然缺乏 [15]。因此,通常的方法是,如果一个给定系统显示出与全随机矩阵集合中发现的特征相似的相关特征值和特征态分量,则将其表示为混沌 [16-19]。最近对多体系统中量子混沌的研究大多针对有限密度的粒子进行,但出现了两个问题:量子混沌也能在零密度极限下发生吗?如果是这样,需要多少个相互作用的粒子才能使量子系统进入强混沌状态?这些问题对于冷原子和离子阱实验尤其重要,因为在这些实验中可以控制系统的粒子数量和大小。在参考文献中。 [20],通过逐步增加冷原子的数量,实验表明只需 4 个粒子即可形成费米海。仅使用四个相互作用的粒子也得到了量子混沌 [18] 和具有费米-狄拉克分布 [21-25] 的热化。最近,在含有 5 个粒子的系统中研究了热化 [26],并在仅含有 4 个粒子的系统中再次验证了量子混沌 [27-30],甚至可能在只有 3 个相互作用粒子的系统中 [31]。然而,目前尚不完全清楚其他混沌指标是否表现出类似的行为,以及是否可以通过引入长程相互作用来改变所获得的 4 个相互作用粒子的阈值。这些都是我们在本文中考虑的问题。我们重点研究自旋 1/2 链,其激发数 N 较少,幂律相互作用随自旋之间的距离衰减。这些系统类似于硬核玻色子或无自旋费米子的系统,因此这些情况下的粒子数对应于我们模型中的自旋激发 1 。我们发现,在具有短程耦合的系统中,当 N ≳ 4 时,无论系统规模有多大,都会出现强混沌。虽然大型链会改善统计数据,但不会改变我们的结果。我们表明,长程相互作用可促进向混沌的转变,并将阈值降低到仅 3 个激发,使得只有 3 个相互作用粒子的系统表现出与稠密极限下的大型相互作用系统类似的混沌特性。这对于离子阱实验尤其有意义,因为其中可以控制相互作用的范围 [ 32 , 33 ] ,以及探索长程相互作用系统的 Lieb-Robinson 界限的推广的研究 [ 32 – 35 ] 。
