論文の概要: An Ideal Random Number Generator Based on Quantum Fluctuations and Rotating Wheel for Secure Image Encryption
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.13472v1
- Date: Fri, 13 Mar 2026 18:00:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-17 16:19:35.233861
- Title: An Ideal Random Number Generator Based on Quantum Fluctuations and Rotating Wheel for Secure Image Encryption
- Title（参考訳）: セキュア画像暗号化のための量子ゆらぎと回転ホイールに基づく理想ランダム数生成器
- Authors: Subhadip Rana, Sanku Paul, Mrinal Kanti Mandal,
- Abstract要約: 画像暗号化は、画像データを不正アクセスから保護するための有効な技術である。
暗号化データのセキュリティは、暗号化キーとして使用される乱数の品質に強く依存する。
本稿では,量子ゆらぎに基づくハイブリッド乱数生成器とアルゴリズムによる回転輪を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.06999740786886534
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In the era of digitization secure transmission of digital images has become essential in real world applications. Image encryption is an effective technique for protecting image data from unauthorized access. The security of encrypted data strongly depends on the quality of the random numbers used as the encryption key. In this paper, we proposed a hybrid random number generator based on quantum fluctuations and an algorithmically inspired rotating wheel. The wheel contains integer values from 0 to 255 that are shuffled using quantum fluctuations generated by time-evolving the quantum kicked rotor model. There are four pre-defined tapping positions in the rotating wheel to collect the number sequences. The wheel rotation speed is dynamically varied after each set of tapping to enhance unpredictability. The entropy of the number sequence obtained from the rotating wheel attains the ideal value of 8 (in an 8 bit representation). Further, the generated number sequences exhibit a flat histogram and nearly zero correlation, indicating strong randomness. The generated sequences are applied to the image encryption and analyzed cryptographically. Experimental results demonstrate a near ideal entropy of 7.997, an NPCR of 99.60%, low correlation in all directions, and low PSNR for encrypted images. These results confirm that the proposed random number generator achieves efficient and high-security performance, making it suitable for the security of consumer applications such as mobile healthcare imaging, biometric authentication, QR-based and multimedia communication on smart devices.
- Abstract（参考訳）: デジタル化の時代には,デジタル画像のセキュアな伝送が現実の応用に欠かせないものとなっている。
画像暗号化は、画像データを不正アクセスから保護するための有効な技術である。
暗号化データのセキュリティは、暗号化キーとして使用される乱数の品質に強く依存する。
本稿では,量子ゆらぎに基づくハイブリッド乱数生成器とアルゴリズムによる回転輪を提案する。
車輪は0から255までの整数値を含み、量子キックローターモデルを時間発展させることによって生成される量子ゆらぎを用いてシャッフルされる。
回転輪には4つの予め定義されたタッピング位置があり、数列を収集する。
ホイール回転速度は、各タップセット後に動的に変化し、予測不能性を高める。
回転輪から得られる数列のエントロピーは、理想値8(8ビット表現)に達する。
さらに、生成された数列は、平坦なヒストグラムとほぼゼロの相関を示し、強いランダム性を示す。
生成されたシーケンスを画像暗号化に適用し、暗号的に解析する。
実験結果は、7.997のほぼ理想的なエントロピー、99.60%のNPCR、全方向の相関が低く、暗号化画像のPSNRが低いことを示す。
これらの結果から,提案した乱数生成装置は,モバイル医療画像,生体認証,QRベース,およびスマートデバイス上でのマルチメディア通信などのコンシューマアプリケーションのセキュリティに適した,効率的かつ高セキュリティな性能を実現することが確認された。
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