在量子混沌系统中,光谱形式(SFF)定义为两级光谱相关函数的傅立叶变换,已知遵循随机矩阵理论(RMT),即“坡道”,其次是“坡道”,其次是“高原”。最近,与所谓的“ bump”相距的通用早期偏差被证明是在随机量子电路中作为多体量子系统的玩具模型存在的。我们证明了SFF中的“凹凸障碍 - 高原”行为,用于许多范式和频道驱动的1D冷原子模型:无旋转和Spin-1/2 Bose-Hubbard模型,以及与触点或二色相互作用的不可融合的Spin-1凝结物。我们发现,与晶格大小相比,多体时间的缩放量 - rmt的发作和凸起振幅的变化对原子数的变化更为敏感,而不管超级结构,对称性类别,或者选择驱动方案的选择如何。此外,与1D光学晶格中相互作用的玻色子相比,在旋转气体中,原子数中的缩放和凸起幅度的增加的速度明显慢,这表明了位置的作用。我们获得了SFF的通用缩放函数,该功能暗示了量子混乱的冷原子系统中凸起政权的幂律行为,并提出了一种干涉测量方案。
摘要:我们考虑时间演化算子的对数负性和相关量。我们研究自由费米子、致密玻色子和全息共形场论 (CFT) 以及随机幺正电路和可积和混沌自旋链的数值模拟。全息行为与已知的非全息 CFT 结果有很大偏差,并显示出最大扰乱的明显特征。有趣的是,随机幺正电路表现出与全息通道几乎相同的行为。一般来说,我们发现“线张力图像”可以有效地捕捉混沌系统的纠缠动力学,而“准粒子图像”可以有效地捕捉可积系统的纠缠动力学。出于这个动机,我们提出了一种有效的“线张力”,可以捕捉时空缩放极限中混沌系统中对数负性的动态。我们比较了负性和互信息,从而发现量子信息和经典信息的不同动态。我们观察到的“伪纠缠”可能对经典计算机上量子系统的“可模拟性”产生影响。最后,我们使用测地线维滕图阐明了共形场论中密度矩阵部分转置运算与反德西特空间中纠缠楔形截面之间的联系。
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。
摘要 混沌系统具有复杂且不可再现的动力学,在自然界中随处可见,从行星之间的相互作用到天气的演变,但也可以使用当前的先进信号处理技术进行定制。然而,由于底层物理涉及动力学,混沌信号发生器的实现仍然具有挑战性。在本文中,我们通过实验和数值方法提出了一种从微机械谐振器生成混沌信号的颠覆性方法。该技术通过调节施加到非线性区域中谐振器的驱动力的幅度或频率,克服了控制微/纳米机械结构中屈曲的长期复杂性。混沌状态的实验特征参数,即庞加莱截面和李雅普诺夫指数,可直接与不同配置的模拟进行比较。这些结果证实,这种动态方法可转换到任何类型的微/纳米机械谐振器,从加速度计到麦克风。我们通过将现成的微隔膜转变为符合美国国家标准与技术研究所规范的真正随机数生成器,展示了利用混沌状态的混合特性的直接应用。这种原始方法的多功能性开辟了新的途径,将混沌的独特性质与微结构的卓越灵敏度相结合,从而产生新兴的微系统。
时序非相关器 (OTOC) 可用于探测当动态初始条件发生变化时量子系统对信息的扰乱速度。在足够大的量子系统中,可以从 OTOC 中提取 Lyapunov 系数的量子模拟,该系数描述了经典混沌系统被扰乱的时间尺度。OTOC 仅应用于非常有限的玩具模型,例如与黑洞信息扰乱相关的 SYK 模型,但它们在量子系统中的信息扰乱方面具有更广泛的适用性,可以与实验进行比较。众所周知,多原子分子的振动会从低能量下的规则动力学转变为足够高能量下的轻松能量流。因此,分子代表了研究中等大小(此处为 6 到 36 个自由度)多体系统中扰乱的理想量子系统。通过计算量子 OTOC 及其经典对应物,我们可以量化信息在分子系统中如何以量子力学方式“扰乱”。在早期“弹道”动力学和晚期“饱和” OTOC(当探索到全状态密度时)之间,确实存在一个可以为本研究中的所有分子定义量子 Lyapunov 系数的机制。与实验速率数据的比较表明,由 OTOC 测量的慢速扰乱可以达到分子反应动力学的时间尺度。即使对于我们讨论的最小分子,正则化的 OTOC 仍能满足 Maldacena 边界,但不正则化的 OTOC 则不能,这强调了前者更适合于讨论这种中等尺寸量子系统中的信息扰乱。
时序非相关器 (OTOC) 可用于探测当动态初始条件发生变化时量子系统对信息的扰乱速度。在足够大的量子系统中,可以从 OTOC 中提取 Lyapunov 系数的量子模拟,该系数描述了经典混沌系统被扰乱的时间尺度。OTOC 仅应用于非常有限的玩具模型,例如与黑洞信息扰乱相关的 SYK 模型,但它们在量子系统中的信息扰乱方面具有更广泛的适用性,可以与实验进行比较。众所周知,多原子分子的振动会从低能量下的规则动力学转变为足够高能量下的轻松能量流。因此,分子代表了研究中等大小(此处为 6 到 36 个自由度)多体系统中扰乱的理想量子系统。通过计算量子 OTOC 及其经典对应物,我们可以量化信息在分子系统中如何以量子力学方式“扰乱”。在早期“弹道”动力学和晚期“饱和” OTOC(当探索到全状态密度时)之间,确实存在一个可以为本研究中的所有分子定义量子 Lyapunov 系数的机制。与实验速率数据的比较表明,由 OTOC 测量的慢速扰乱可以达到分子反应动力学的时间尺度。即使对于我们讨论的最小分子,正则化的 OTOC 仍能满足 Maldacena 边界,但不正则化的 OTOC 则不能,这强调了前者更适合于讨论这种中等尺寸量子系统中的信息扰乱。
时序非相关器 (OTOC) 可用于探测当动态初始条件发生变化时量子系统对信息的扰乱速度。在足够大的量子系统中,可以从 OTOC 中提取 Lyapunov 系数的量子类似物,该系数描述了经典混沌系统扰乱的时间尺度。OTOC 仅应用于非常有限数量的玩具模型,例如与黑洞信息扰乱相关的 Sachdev-Ye-Kitaev 模型,但它们可以发现在量子系统中的信息扰乱的更广泛的适用性,可以与实验进行比较。众所周知,多原子分子的振动会从低能量下的规则动力学转变为足够高能量下的容易的能量流。因此,分子代表了研究中等大小(此处为 6 到 36 个自由度)多体系统中扰乱的理想量子系统。通过计算量子 OTOC 及其经典对应物,我们可以量化信息在分子系统中如何以量子力学方式“扰乱”。在早期“弹道”动力学和探索全态密度时 OTOC 的后期“饱和”之间,确实存在一个可以为本研究中的所有分子定义量子 Lyapunov 系数的机制。与实验速率数据的比较表明,由 OTOC 测量的慢速扰乱可以达到分子反应动力学的时间尺度。即使对于我们讨论的最小分子,Maldacena 边界仍然由正则化的 OTOC 满足,但不由非正则化的 OTOC 满足,这强调了前者对于讨论这种中等尺寸量子系统中的信息扰乱更有用。
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。
计算机网络的进步将数字图像在多媒体网络上的额外效率检索引向。加密用于确保在网络上传输的敏感信息。广泛的混乱行为很难预测,这些行为显然是随机且无法预测的。混乱理论定义了混乱复杂系统中存在的随机性行为,可以通过使用数学模型来规定它。混沌模型被广泛用于保护数据,因为其所需的属性,包括千古,不可预测性和对初始条件的敏感依赖性,错误的初始条件将导致非差异行为。这些特性,尤其是在科学和工程学科中,引起了广泛的关注,设计了新的加密算法和密码分析。混沌系统的动力学表现出引人入胜的非线性效应,从而导致数据加密的完整安全性和关键空间。混乱在设计强大的加密系统中起着至关重要的作用,例如S-boxes的构建,图像加密算法,随机数发生器等[1-7]。基于量子混乱的加密图像将在未来的量子计算机时代中作为特定和关键的量子信息类型发挥重要作用。为各种目的开发了几种用于量子图像的表示方案或模型。随着时间的到来,人们担心如果经典混沌系统进行量化。受试者已成为量子混乱。这项研究基于经典混沌系统的量子版本。基于混乱的量子系统基于地图,可以深入了解量子混乱的性质[8]。经典混沌图的量化版本具有更好的属性。基于规范变换的量子等效物,可以认为经典映射的量化版本(量子图)。但是,有
摘要 - 在6G时代,预计超快速和可靠的通信将无处不在,加密将继续在确保数据的安全性和隐私方面发挥关键作用。在这项研究工作中,提出了使用6D高调功能的医学图像和3D打印模型的加密和解密,以确保数据传输的安全性。在这里,我们使用六维高核系统来设想加密目的,该系统将由于其复杂且不可预测的动态,并具有多个正lyapunov指数。该系统可以潜在地增强3D对象和医疗图像的加密过程,从而确保保护敏感数据并防止未经授权的访问。超核系统是一种动态系统,其特征是表现出多个阳性lyapunov指数,表明对初始条件的敏感性很强。与标准混沌系统相比,这些系统具有更高的自由度,复杂和复杂的动态。加密方案的安全性取决于高核系统的复杂性和秘密密钥的随机性。6D高核系统的参数应用作具有六个维度的加密密钥,每个维度都具有其值范围,并应提供许多可能的键。在这项工作中,我们实施了一个6D高核系统,以加密3D打印模型和医学图像。超核系统可以在平行计算体系结构中有效实现,从而可以更快地加密和解密过程。绩效评估是通过指标熵,相关性,像素数量变化率(NPCR)和统一平均变化强度(UACI)完成的,这揭示了加密模型在确保安全方面的鲁棒性。关键字 - 图像加密,超核系统,3D打印,医疗图像处理