一个用简单物理模型构建的加密系统

一些简单的物理模型可产生复杂的行为,并有很强的逻辑表达能力.基于旋转元器件和格子气两个物理模型设计了一个加密系统,具有可逆、并行、简单、高效的特性.实验结果证实该系统具有良好的随机性和敏感性.研究结果表明,采用简单物理模型构建加密系统是一种很有潜力的方法. 关键词： 物理模型 加密系统 并行 效率     

物理模型的构建

文中主要论述了物理模型构建的基本方法(包括量纲分析法、类比法、唯象法、构造法、等效代替法、抽象法、微元法与迭代法等)。     

不对称离散分数傅里叶变换实现数字图像的加密变换

利用不对称分数傅里叶变换的特性,提出了一种图像加密变换的新方法。对图像的x,y方向分别实施不同级次的一维分数傅里叶变换,得到加密图像。解密方法就是对变换后的图像实施对应级次的分数傅里叶逆变换,只有当x,y方向的逆变换级次分别与原变换级次都相同或者满足周期条件时,才能恢复原图像。加密变换有效地提高了图像加密和防伪力度。数值计算验证了方法的正确性和可行性。     

恰当构建物理模型 攻克机械效率教学难点

以"机械效率"一课为例,通过典型例题的分析与建模来说明在教学中如何通过构建物理模型来攻克机械效率这一教学难点.     

基于HTML5 Canvas的跨平台物理模型构建

本文对物理模型在物理教学中的作用进行了分析,并介绍了HTML5以及Canvas画布技术,阐述了如何基于HTML5 Canvas画布设计构建跨平台的多弹簧振动模型.     

浅谈物理模型的构建及应用模型解题

近几年物理高考题中,部分考试题型的物理情景设计是源于生产生活实际素材,源于实验所取得数据。学生遇到这类题型,往往不知道如何着手。本文针对这个问题阐述了物理模型建构的意义,归纳了建模方法以及物理模型建构与应用,对学生学习物理、培养兴趣具有一定的意义。     

粉末材料堆积的物理模型与仿真系统

研究了粉末材料堆积过程仿真的物理模型和系统,并探讨了适合多种不同粒径颗粒混合堆积过程仿真的高性能计算方法.在该仿真系统中,考虑了重力、接触力、阻尼力、摩擦力和范德瓦耳斯力等多种作用力的影响,集成了多种接触力模型和阻尼模型,使其适用于三维大规模粉末材料堆积过程的计算机仿真.利用该系统对粉末材料领域中的两个典型应用进行了模拟研究.模拟了两种相同密度不同粒径颗粒（粒径比为10）的混合堆积过程.当小颗粒数为大颗粒数的300倍时,得到最大的堆积密度（体积分数）为0.82.另外,还模拟了两种不同密度相同粒径颗粒的混合堆积过程.当堆积结束时,出现了明显的分离（segregation）现象和团聚现象.所研究的物理模型和仿真系统既可用于粉末材料堆积过程研究,亦可用于普通的球形物体堆积过程的模拟研究. 关键词： 粉末堆积 物理模型 仿真系统 离散元法     

一种简单的基于蔡氏电路的数字加密通信实验

介绍一种简单的基于蔡氏电路的对数字信号进行加密传输以及解密的实验方法,以及该实验作为一个新的与前沿科学相结合的普通物理实验的优点.     

基于不对称非标准傅里叶变换的光学图像加密

针对以往光学图像加密系统中输入面和频谱面对称性的缺点，在不增加系统元件的基础上，利用球面波照射不对称非标准傅里叶变换系统进行图像加密。通过把相位掩模置于该系统的傅里叶变换平面，利用不对称非标准傅里叶变换系统的输入面和频谱面的不对称性以及频谱面对于点光源相关参数的依赖性，克服了以前光学加密系统中输入面和频谱面的对称性所带来的安全隐患，并且获得了除相位掩模以外的另外四重密匙。理论分析和模拟实验表明：该方法不仅可行，而且多增加了几重密匙，增强了系统的安全性能。     

Asymmetric optical cryptosystem for color image based on equal modulus decomposition in gyrator transform domains

An enhanced asymmetric cryptosystem for color image is proposed by using equal modulus decomposition (EMD) in the gyrator transform domains. In this scheme, the EMD is performed to create the effective trapdoor one-way function. Moreover, to enhance the security of the cryptosystem, the Baker mapping is considered and utilized for scrambling the RGB components of the color image. The parameters in the Baker mapping and gyrator transform can be served as the extra keys of the entire cryptosystem. Various types of attacks are considered in the robustness analysis experiments. Some numerical simulations are made to verify the validity and capability of the proposed color encryption algorithm.     

A new Monte Carlo simulation for two models of self-avoiding lattice trees in two dimensions

By means of a new Monte Carlo sampling of a grand canonical ensemble, we verify universality for the critical exponents and of two models of lattice trees constrained to be self-avoiding on sites or on bonds. The attrition constants are also obtained. This algorithm, a generalization of that recently proposed by Berretti and Sokal for random walks, appears to optimize the critical slowing down in the scaling region. Systematic and statistical errors are carefully estimated.     

一种更具普适性的浅海不确定声场快速算法

非嵌入式随机多项式展开法是目前性能最优的一种不确定声场快速算法,但配点的选择对算法计算精度影响较大,且当计算随不确定海洋环境参数变化剧烈的声场输出时,需采用分段概率配点法等特殊方法处理。基于Kriging模型提出了一种新的浅海不确定声场快速算法,首先给出了该算法的理论推导,然后通过数值计算验证了算法性能,并给出具体的物理解释,结果表明:在同等条件下,新算法的计算精度较非嵌入式随机多项式展开法更高;无需针对声场输出随不确定海洋环境参数的变化情况采取特殊处理过程;克服了非嵌入式随机多项式展开法为提高计算精度将随机多项式展开至非常高的阶数,从而增加计算量的不足;较非嵌入式随机多项式展开法,其样本点的选择简单易行,且可直接计算误差,因此,本文算法较非嵌入式随机多项式展开法普适性更强。     

自对耦无序分布随机链Potts模型的临界普适性研究

以蒙特卡罗模拟方法对自对耦分布二维随机链q态Potts模型的短时临界行为进行了数值研究.利用初始非平衡演化阶段存在的普适幂指数和有限体积标度行为，数值模拟了在不同形式随机分布时q＝3和q＝8态Potts模型磁临界指数η和动力学临界指数z.计算结果发现η不依赖于自对偶无序分布的具体形式， 从而以数值方法给出了一个关于淬火掺杂自旋系统的临界普适行为的验证. 关键词： 随机链Potts模型 动力学蒙特卡罗模拟 临界普适性     

A quantum identification scheme based on polarization modulation

A quantum identification scheme including registration and identification phases is proposed. The users‘ passwords are transmitted by qubit string and recorded as a set of quantum operators. The security of the proposed scheme is guaranteed by the no-cloning theorem. Based on photon polarization modulation, an experimental approach is also designed to implement our proposed scheme.     

Explicit solutions to some nonlinear physical models by a two-step ansatz

Explicit solutions are derived for some nonlinear physical model equations by using a delicate way of two-step ansatz method.     

A new cryptosystem based on spatial chaotic system

Encryption of images is different from that of texts due to some intrinsic features of images such as bulk data capacity and high redundancy, which is generally difficult to handle by traditional methods. This paper proposes a new spatial chaos system (SCS), which is investigated by conducting FIPS 140-1 statistic test, and is especially useful for encryption of digital images. It is shown how to adapt a two dimensional (2D) ergodic matrix obtained from SCS to permute the positions of image pixels and confuse the relationship between the cipher image and plain image simultaneously. Experimental results show that the performance and security of the proposed cryptographic system are better than those of existing lower dimensional chaotic cryptographic systems.     

基于偏振编码的副载波复用量子密钥分发研究

提出了一种采用相位合成偏振态编码的副载波复用量子密钥分发方案,该方案在不增加系统设备的前提下允许多路量子密钥通过并行的边带信道同时进行分发．每一个边带的偏振态可通过控制副载波的相位随机且独立地合成．该方案允许量子密钥系统的成钥率成倍的增加．仿真实验证明,通过调整每个副载波相位能够理想地调整和控制边带的偏振态．     

基于OpenMP的3维粒子模拟并行计算

基于OpenMP标准分别设计了粒子模拟方法中电磁场计算、粒子运动求解、电荷密度和电流密度更新的并行计算实现算法。在多核计算机上对所设计并行算法进行了性能测试和分析,根据分析结果在3维并行粒子模拟软件CHIPIC3D上实现了基于OpenMP的并行计算功能,并应用其对一种扩展互作用振荡器进行了基于OpenMP的并行模拟和基于OpenMP/MPI混合模式的并行模拟。模拟结果表明并行算法正确并能取得较高的加速比。