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Simon量子算法攻击下的可调加密方案研究

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信息安全学报 2024年第2期9卷 96-105页

作者：毛淑平王鹏胡磊信息安全国家重点实验室中国科学院信息工程研究所北京100085 中国科学院大学网络空间安全学院北京100049

随着量子计算机和量子计算技术的迅速发展,量子算法对密码系统安全性的威胁迫在眉睫。之前的研究表明,许多经典安全的对称密码结构或方案在基于Simon算法的量子攻击下不安全,例如3轮Feistel结构、Even-Mansour结构、CBC-MAC、GCM和OCB... 详细信息

随着量子计算机和量子计算技术的迅速发展,量子算法对密码系统安全性的威胁迫在眉睫。之前的研究表明,许多经典安全的对称密码结构或方案在基于Simon算法的量子攻击下不安全,例如3轮Feistel结构、Even-Mansour结构、CBC-MAC、GCM和OCB等方案。可调加密方案通常设计为分组密码工作模式,用于磁盘扇区加密,其结构可以分为Encrypt-MaskEncrypt(CMC、EME、EME*等)、Hash-CTR-Hash(XCB、HCTR、HCH等)和Hash-ECB-Hash(PEP、TET、HEH等)三种类型。本文利用Simon算法,对HCTR、HCH、PEP和HEH四种可调加密方案进行了分析,研究结果表明这四种可调加密方案在选择明文量子攻击下是不安全的,使用多项式次的量子问询即可得到与方案秘密值有关的周期函数的周期,进而将其和可调随机置换区分开来。对于利用Simon算法对可调加密方案的攻击,构造周期函数是关键。一般基于两种特殊形式的可调加密方案构造周期函数:一种是固定调柄,一种是变化调柄。本文用变化调柄的方法给出了对CMC和TET两种可调加密方案更简洁的量子攻击方法。通过对比分析,固定调柄和变化调柄两种不同的Simon量子攻击方式得到的周期不同,可结合得到进一步的结果。最后本文从固定调柄和变化调柄的角度对可调加密方案的一般量子攻击方法进行了总结,并给出了对基于泛哈希函数可调加密方案(Hash-CTR-Hash和Hash-ECB-Hash)的通用攻击。

关键词：可调加密方案 HCTR HCH PEP HEH Simon量子算法

新一代人工智能驱动下地图学研究的机遇与挑战

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地球信息科学学报 2024年第1期26卷 35-45页

作者：张岸朱俊锴中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

随着生成式人工智能(AIGC)为代表的新一代人工智能的快速发展,加速了各个学科转向人工智能驱动的科学研究,地理空间智能(GeoAI)技术在解决传统制图学任务注定会比传统的方法具有更好的性能,地图学也因此迎来了新的机遇与挑战,产生智能... 详细信息

随着生成式人工智能(AIGC)为代表的新一代人工智能的快速发展,加速了各个学科转向人工智能驱动的科学研究,地理空间智能(GeoAI)技术在解决传统制图学任务注定会比传统的方法具有更好的性能,地图学也因此迎来了新的机遇与挑战,产生智能地图制图新领域,形成智能地图制图学。地图学研究有人工智能传统,但是过去受限于人工智能工具的计算能力等原因,并未取得很大的进展。随着进入智能化时代,人与机器都将成为制图与读图的主体。地图内容的产生经历了专家生成内容和用户生成内容的阶段,正在向人工智能生成内容阶段发展。人工智能与地图传输模型的结合衍生出智能地图传输模型,包括制图信息智能获取、智能制图、智能读图、地图信息智能解读4个环节,进而从这4个方面对智能地图的研究进展进行了分析和梳理。研究显示,使用智能化方法解决地图学问题的研究仍然处于起步阶段,人工智能与地图学结合仍存在诸多挑战,包括缺乏训练数据集、模型算法缺乏泛化能力和可解释性等,这些也是未来可以发展的方向。

关键词：生成式人工智能智能地图制图学地理空间智能智能读图智能制图

基于分子动力学方法的致密砂岩储层CO_(2)驱油研究进展

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天然气工业 2024年第4期44卷 146-159页

作者：余涛李琦谭永胜陈博文胡海翔岩土力学与工程国家重点实验室·中国科学院武汉岩土力学研究所中国科学院大学

随着致密砂岩储层CO_(2)-EOR项目的不断增加,亟需对CO_(2)与致密砂岩储层流体在孔隙介质中的相互作用机理进行研究,但室内实验难以观察到CO_(2)与流体在孔隙通道中的动态过程,而分子动力学模拟则可以弥补传统实验和数值方法的不足。为此... 详细信息

随着致密砂岩储层CO_(2)-EOR项目的不断增加,亟需对CO_(2)与致密砂岩储层流体在孔隙介质中的相互作用机理进行研究,但室内实验难以观察到CO_(2)与流体在孔隙通道中的动态过程,而分子动力学模拟则可以弥补传统实验和数值方法的不足。为此,围绕该方法在CO_(2)-EOR研究中的2大重点——界面行为与受限空间运移行为,对包括萃取、溶胀、降黏、降低界面张力、最小混相压力、润湿性等6个方面界面行为的相关研究成果进行了系统梳理,结合前人对CO_(2)与致密砂岩储层流体在受限空间中运移行为的研究成果,提出了分子动力学在致密砂岩储层CO_(2)-EOR研究中的关键科学问题。研究结果表明:①分子动力学能够很好地将CO_(2)萃取原油中—轻烃组分的过程进行可视化,建议根据原油实际组分构成分析CO_(2)的萃取能力,从而弄清CO_(2)萃取原油中各组分的优先顺序及效率;②有关CO_(2)分子对原油溶胀降黏作用的研究,大多数成果中的原油组分体系较为单一,建议根据实际储层的原油组分,系统探讨高温高压条件下CO_(2)的溶胀降黏作用;③对于CO_(2)与油水两相之间界面张力的研究更多是在体相中进行展开,而在纳米受限空间界面行为的研究还有待完善;④有关地层水在孔隙壁面的润湿性研究,对不同因素之间的协同效应影响润湿性的机理尚不明确。结论认为,随着量子力学研究的不断深入以及计算性能的日益强大,该方法可以在更大尺度上进行复杂体系的计算,以其为基础的油藏、页岩油气藏CO_(2)-EOR机理等研究将会取得较大的突破。

关键词：分子动力学 CO_(2)驱油致密砂岩储层溶胀降黏界面张力最小混相压力界面行为受限空间流动

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青藏高原锂资源成岩-成矿作用研究进展:前言

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岩石学报 2024年第2期40卷 339-346页

作者：赵俊兴刘小驰中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究院重点实验室北京100029 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

近年来,我国青藏高原及邻区锂矿找矿与勘查取得系列重要突破和发现。除传统的盐湖锂资源外,川西、喀喇昆仑、阿尔金、柴北缘、喜马拉雅等地花岗岩-伟晶岩型锂资源成为了新的研究与勘查热点。这些新区带内硬岩型锂矿床的发现和增储,能够... 详细信息

近年来,我国青藏高原及邻区锂矿找矿与勘查取得系列重要突破和发现。除传统的盐湖锂资源外,川西、喀喇昆仑、阿尔金、柴北缘、喜马拉雅等地花岗岩-伟晶岩型锂资源成为了新的研究与勘查热点。这些新区带内硬岩型锂矿床的发现和增储,能够更好地满足当前国家低碳能源金属资源安全保障的战略需求,并成为突破我国优质能源金属资源的有效途径。

关键词：盐湖锂资源锂矿床阿尔金喀喇昆仑安全保障青藏高原优质能源战略需求

基于高通量定量PCR与高通量测序技术研究城市湿地公园抗生素抗性基因污染特征

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环境科学 2024年第1期45卷 576-583页

作者：黄福义周曙仡聃潘婷周昕原苏建强张娴中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室福建省流域生态重点实验室厦门361021 中国科学院大学北京100049 中国科学院华南植物园退化生态系统植被恢复与管理重点实验室广州510650

城市湿地公园是城市湿地保护与利用的重要实践,具有重要的生态系统服务价值.抗生素抗性基因(ARGs)作为一种新污染物,在水体环境中普遍存在,是当前环境研究和公众关注热点.基于高通量定量PCR与16S rRNA基因高通量测序技术,深入研究了厦... 详细信息

城市湿地公园是城市湿地保护与利用的重要实践,具有重要的生态系统服务价值.抗生素抗性基因(ARGs)作为一种新污染物,在水体环境中普遍存在,是当前环境研究和公众关注热点.基于高通量定量PCR与16S rRNA基因高通量测序技术,深入研究了厦门城市湿地公园水体环境中抗生素抗性基因的种类、丰度水平和分布特征.结合微生物群落特征和水质理化性质,阐释了城市湿地公园抗生素抗性基因污染的影响因子和驱动机制.结果表明,城市湿地公园水体环境总共发现了217种抗生素抗性基因,丰度水平高达6.48×10^(9)copies·L^(-1),抗性基因呈现出丰度较高、种类多样以及普遍共存的特点,城市湿地公园是抗生素抗性基因分布的重要热区和存储库;Marivivens、NS5_marine_group和Planktomarina等9种微生物是41种抗生素抗性基因的潜在携带者,微生物群落结构对城市湿地公园水体环境抗性基因变化的单独解释量达到了51%,因此微生物群落是城市湿地抗生素抗性基因赋存和演化最重要的驱动力.基于研究结果,暗示着城市湿地公园水体环境抗生素抗性基因具有潜在水生态安全及人类健康风险,应该加强城市湿地公园水体环境微生物污染研究与控制.

关键词：高通量城市湿地抗生素抗性基因(ARGs) 水环境新污染物

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磁约束聚变堆中的润滑研究

摩擦学学报（中英文） 2024年第3期44卷 421-436页

作者：张瑞张弘柴利强王鹏中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

核聚变反应可以提供近乎无限的能源,且是1种安全清洁的方式.磁约束核聚变通过强磁场约束高温高密度氘氚等离子体放电发生聚变反应产生能源,其装备结构复杂且服役环境恶劣.服役于磁约束聚变装置中的活动部件使用的润滑材料不仅面临着摩... 详细信息

核聚变反应可以提供近乎无限的能源,且是1种安全清洁的方式.磁约束核聚变通过强磁场约束高温高密度氘氚等离子体放电发生聚变反应产生能源,其装备结构复杂且服役环境恶劣.服役于磁约束聚变装置中的活动部件使用的润滑材料不仅面临着摩擦磨损还要承受聚变装置高低温、真空以及辐射环境.本文中系统地总结了磁约束聚变装置发展过程中真空室、超导磁场、离子回旋加热系统和遥操作系统等各个部件面临的润滑挑战以及解决方案,并对未来商用磁约束聚变堆所需润滑材料与技术进行了展望.

关键词：聚变堆辐照结构遥操润滑

MOCVD生长的中红外高功率量子级联激光器

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发光学报 2024年第5期45卷 794-799页

作者：杨鹏昌李曼孙永强程凤敏翟慎强刘峰奇张锦川中国科学院半导体研究所固态光电信息重点实验室北京100083 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049 电磁空间安全全国重点实验室天津300308

量子级联激光器(QCL)是中远红外波段的优质光源,具有体积小、重量轻、电光转化效率高等诸多优势,在传感、通信和国防等领域有重要的应用前景。金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术作为更高效的外延方式,应发展适用于QCL的MOCVD外延生长... 详细信息

量子级联激光器(QCL)是中远红外波段的优质光源,具有体积小、重量轻、电光转化效率高等诸多优势,在传感、通信和国防等领域有重要的应用前景。金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术作为更高效的外延方式,应发展适用于QCL的MOCVD外延生长技术以满足快速增长的市场需求。本文报道了全结构由MOCVD技术外延的QCL,通过将传统的“双声子共振”有源区结构修订为“单声子共振结合连续态抽取”结构,减少了电子的热逃逸,改善了器件的温度特性。针对该结构,进一步改变了有源区的掺杂浓度,并对比了不同掺杂浓度对器件性能的影响。腔长8 mm、平均脊宽约6.7μm的较高掺杂有源区器件在20℃下连续输出功率达3.43 W,中心波长约4.6μm,电光转化效率达13.1%;8 mm腔长的较低掺杂有源区器件在20℃下连续输出功率达2.73 W,中心波长约4.5μm,阈值电流仅0.56 A,峰值电光转化效率达15.6%。器件的输出功率和电光转化效率较之前文献报道的MOCVD制备的QCL有明显提高。该结果表明,MOCVD完全具备生长高功率QCL的能力,这对推动QCL的技术进步具有重要意义。

关键词：量子级联激光器中红外高功率金属有机物化学气相沉积

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藏东南地区的河流水文研究:进展与挑战

科学通报 2024年第3期69卷 394-413页

作者：余国安岳蓬胜张晨笛李志威侯伟鹏中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室武汉430072

西藏自治区东南部地区(简称藏东南)是青藏高原的降水、产流和产输沙高值区,也是高原气候变化的敏感区,其河流水文过程不但受气候变化影响,还与区域植被、冰川、积雪、冻土、冰湖等下垫面变化和偶发自然地质灾害事件密切相关.深入认识藏... 详细信息

西藏自治区东南部地区(简称藏东南)是青藏高原的降水、产流和产输沙高值区,也是高原气候变化的敏感区,其河流水文过程不但受气候变化影响,还与区域植被、冰川、积雪、冻土、冰湖等下垫面变化和偶发自然地质灾害事件密切相关.深入认识藏东南地区河流水文特征、径流/泥沙产输机制和主要影响因子,明晰全球气候变化大背景下水文情势变化和未来趋势,对于区域水能及水资源合理开发利用、工程安全和长期运行,以及泥石流、山洪等自然灾害的科学防控,具有重要的科学价值和实践意义.新中国成立以来(尤其近50年来),通过青藏高原科考等野外综合科学考察和几代科学工作者的不懈努力,对藏东南地区的气候、水文、自然地理、地质地貌等开展了较为系统的调查分析和研究.本文梳理总结了藏东南河流水文研究的主要进展,包括区域气候变化及其影响、径流泥沙特征及变化等,并探讨目前研究面临的主要挑战和未来应加强的若干方面.藏东南地区的野外气象及水文监测依然薄弱,实测数据资料匮乏,这是未来区域河流水文研究应着力克服和解决的基础问题.

关键词：藏东南气候变化下垫面变化地质灾害径流泥沙

基于三维曲面Spline模型研究中国不同地区的磁场分布

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Applied Geophysics 2024年第1期21卷 31-40,203页

作者：冯彦黄娅李翊君张晋源刘爽南京信息工程大学空间天气研究所南京210044 月球与行星科学国家重点实验室(澳门科技大学) 中国澳门999078 中国科学院空间天气国家重点实验室北京100190

利用地面台站以及子午工程测点,CHAMP卫星实测数据,建立了中国地区主磁场的三维曲面Spline(3DSS)模型。基于该模型进行了我国的高原地区(青藏高原28°N-38°N,78°E-102°E)、平原地区(长江中下游平原27°N-34°N,111°E-122°E)以及海... 详细信息

利用地面台站以及子午工程测点,CHAMP卫星实测数据,建立了中国地区主磁场的三维曲面Spline(3DSS)模型。基于该模型进行了我国的高原地区(青藏高原28°N-38°N,78°E-102°E)、平原地区(长江中下游平原27°N-34°N,111°E-122°E)以及海洋地区(东海和南海部分区域16°N-30°N,123°E-136°E)的磁场模拟。分别基于高原及平原的实测数据建立了各自的3DSS模型。另外分别建立了对应的二维Taylor(2DTY)、三维Taylor多项式(3DTY)模型以比较验证。建模时考虑了所有测点的场源移除、地面及卫星数据间的数据真空、边界效应等问题。为了考察模型相对于实测值的模拟精度,对三个地区分别选取若干个测点不参与建模,将所建模型分别模拟这些测点,并计算残差、变化率及均方根偏差(RMSE)。结果显示无论是全国3DSS模型还是小区域3DSS模型,其变化率除了Y分量略大,其余分量都在1%以内,模拟精度均要好于2DTY和3DTY模型。小区域(高原及平原)3DSS模型能较好反映区域磁场分布。模型对高原的拟合最好,平原次之,海洋地区最差,说明3DSS模型不需要太多的测点即可完成建模,但建模精度依赖于测点的数量及分布。

关键词：地磁场三维模型曲面Spline 子午工程 CHAMP卫星 CM4