論文の概要: A Hybrid Quantum-Chaos Theory Approach to Image Encryption Using Reservoir Computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.09923v1
- Date: Fri, 10 Jul 2026 19:19:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-14 15:40:48.246813
- Title: A Hybrid Quantum-Chaos Theory Approach to Image Encryption Using Reservoir Computing
- Title（参考訳）: 貯留層計算を用いたハイブリッド量子カオス理論による画像暗号化
- Abstract要約: 本研究では、量子プロトコルを用いて、量子エンタングルメントによる安全な盗難防止キーを生成するハイブリッドソリューションを提案する。
暗号化時間は0.0296秒、復号化時間は0.0164秒で、128x128の画像が記録された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This research presents a novel hybrid image encryption system that combines quantum cryptography, chaos theory and reservoir computing to address the limitations of conventional encryption methods. With the rapid advancements in quantum computing, traditional systems like RSA, DHKE (related to prime number factorization) are vulnerable to quantum attacks i.e. Shor's algorithm, Grover's algorithm. In response, this study proposes a hybrid solution that uses quantum cryptographic protocols, particularly the E91 protocol, to generate secure, eavesdrop-proof keys through quantum entanglement. The integration of chaos theory, specifically the Lorenz hyper-chaotic system, enhances the encryption system by adding unpredictability and sensitivity to initial conditions, making it more resistant to both classical and quantum-based attacks. Reservoir computing is used to improve computational efficiency, enabling faster and more effective encryption and decryption processes. The system achieved encryption times as low as 0.0296s and decryption times as low as 0.0164s for 128x128 images, with MAE reduced for 300-600 node networks, and NPCR and UACI above 99.6% and 0.49, respectively, across various image sizes and configurations. By combining quantum cryptography, chaos theory and reservoir computing, this approach offers both enhanced security and practical feasibility for image encryption in the age of quantum computing.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,従来の暗号手法の限界に対処するために,量子暗号,カオス理論,貯水池計算を組み合わせたハイブリッド画像暗号化システムを提案する。
量子コンピューティングの急速な進歩により、RSA、DHKE(素数分解)のような従来のシステムは量子攻撃、すなわちショアのアルゴリズム、グローバーのアルゴリズムに弱い。
そこで本研究では,量子暗号プロトコル,特にE91プロトコルを用いて,量子エンタングルメントによるセキュアな盗難防止キーを生成するハイブリッドソリューションを提案する。
カオス理論、特にローレンツ超カオスシステムの統合は、予測不可能性と初期条件に対する感度を付加することにより暗号化システムを強化し、古典的および量子的攻撃に対して抵抗性を高める。
貯留層計算は計算効率を向上させるために使われ、より高速で効率的な暗号化と復号化のプロセスを可能にする。
このシステムは128x128の画像に対して0.0296の暗号化時間と0.0164の復号時間を実現し、MAEは300-600ノードネットワークでそれぞれ99.6%以上、UACIは0.49以上になった。
量子暗号、カオス理論、貯水池コンピューティングを組み合わせることで、量子コンピューティングの時代における画像暗号化のセキュリティと実用的な実現可能性の両方を提供する。
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