A Multi-Layered Security Architecture for Hardware-Enforced Physical-to-Digital Cryptographic Anchoring

Description

Abstract (French)

Cet article présente un cadre conceptuel de sécurité conçu pour ancrer, de façon sécurisée, des objets physiques à une infrastructure numérique décentralisée. Pour ce faire, il établit un pont mathématique permettant de projeter une charge utile de données d'un modèle théorique continu — modélisé par une fonction d'onde générale dans un espace-temps relationnel — vers un environnement informatique discret.

L'étude analyse la mise en correspondance théorique de ces modèles continus avec des limites physiques et matérielles discrètes, en tirant un parallèle structurel entre les transitions d'état de données séquentielles et le comportement des réseaux cristallins à l'état solide. À partir de ces contraintes, ce travail propose des principes généraux de conception matérielle pour les composants de traitement quantique ; l'objectif est d'atténuer la décohérence d'état et la manipulation malveillante des données grâce à des configurations spatiales câblées et à des états limites thermodynamiques.

Enfin, cette recherche explore un mécanisme d'interverrouillage phygital s'appuyant sur des fonctions physiques non clonables (PUF) intégrées au cœur même des substrats matériels. En évaluant les propriétés de diffusion optique chaotique de la matrice physique du matériau en tandem avec des primitives internes dérivées du silicium, ce cadre établit un pipeline de vérification robuste à double jeton. La synthèse ainsi obtenue introduit un modèle avancé de sécurité matérielle, où l’intégrité des données se trouve balisée par des contraintes physiques, thermodynamiques et par un registre immuable.

Abstract (Russian)

В данной работе представлена концептуальная модель безопасности, предназначенная для надежного связывания физических объектов с децентрализованной цифровой инфраструктурой. Данная модель устанавливает математический мост, позволяющий проецировать полезную нагрузку данных из непрерывной теоретической модели (параметризованной как общая волновая функция в рамках реляционного пространства-времени) на дискретную вычислительную среду.

В статье исследуется теоретическое сопоставление непрерывных моделей полезной нагрузки данных с дискретными физическими и аппаратными ограничениями; при этом проводятся структурные параллели между последовательными переходами состояний данных и поведением кристаллических решеток в твердом теле. На основе этих ограничений в работе предлагаются общие принципы проектирования аппаратного обеспечения для компонентов квантовых вычислений, направленные на минимизацию декогеренции состояний и предотвращение несанкционированного доступа к данным за счет жестко заданных пространственных конфигураций и термодинамических граничных состояний.

Кроме того, в исследовании рассматривается физико-цифровой механизм взаимной блокировки, использующий физически неклонируемые функции (PUF) на уровне материала, интегрированные в физические субстраты. Путем оценки уникальных свойств хаотического оптического рассеяния физической матрицы материала в сочетании со встроенными кремниевыми примитивами, данная модель формирует надежный двухтокенный протокол верификации. Полученный в результате синтез представляет собой передовую концепцию аппаратной безопасности, в которой целостность данных строго ограничена физическими, термодинамическими факторами, а также свойствами неизменяемого реестра.

Abstract (Italian)

Il presente articolo delinea un quadro concettuale di sicurezza volto ad ancorare saldamente oggetti fisici a un’infrastruttura digitale decentralizzata. A tal fine, esso definisce un ponte matematico in grado di proiettare un payload di dati da un modello teorico continuo — parametrizzato come una funzione d’onda generale all’interno di un sistema spazio-temporale relazionale — verso un ambiente di calcolo discreto.

L'analisi esamina la mappatura teorica di tali modelli continui su limiti fisici e hardware discreti, indagando i parallelismi strutturali tra le transizioni di stato dei dati a base sequenziale e i comportamenti dei reticoli cristallini allo stato solido. Sulla base di questi vincoli, il presente lavoro propone principi generali di progettazione hardware per componenti di elaborazione quantistica, mirati a mitigare la decoerenza di stato e la manipolazione non autorizzata dei dati attraverso configurazioni spaziali cablate a livello fisico e stati termodinamici di confine.

Inoltre, la ricerca esplora un meccanismo di interblocco phygital (fisico-digitale) che impiega funzioni fisiche non clonabili (PUF) incorporate a livello di materiale all’interno dei substrati fisici. Valutando le proprietà uniche di diffusione ottica caotica della matrice fisica del materiale in sinergia con primitive interne derivate dal silicio, il framework stabilisce una pipeline di verifica robusta a doppio token. La sintesi risultante introduce un modello avanzato per la sicurezza hardware, in cui l’integrità dei dati è intrinsecamente vincolata da restrizioni fisiche, termodinamiche e da un registro immutabile.