संदर्भ FPGA कार्यान्वयन (Cyclone V)

इस निर्देशिका में परमाणु माप–पतन प्रिमिटिव के लिए संदर्भ RTL मॉड्यूल, प्रीकंपाइल्ड FPGA इमेज और वैकल्पिक TCL परीक्षण स्क्रिप्ट शामिल हैं। यह प्रिमिटिव एक CMOS-संगत हार्डवेयर माप–पतन तंत्र है जो सिंगल-रीड सेमेन्टिक्स लागू करता है: पहला योग्य रीड संग्रहीत बाइट लौटाता है, और माप की क्रिया नियतात्मक रूप से एक अपरिवर्तनीय पतन घटना को ट्रिगर करती है। पतन के बाद, सेल केवल अस्पष्टीकृत या PRNG-व्युत्पन्न आउटपुट उत्पन्न करता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि मूल मान पुनर्प्राप्त नहीं किया जा सकता। कार्यान्वयन स्वतंत्र मेमोरी सेलों के बैंक में नियतात्मक पहले-रीड प्रकटीकरण, आधार-शर्तित अभिगम नियंत्रण और परमाणु एक-तरफ़ा अवस्था संक्रमण प्रदर्शित करता है।

प्रदान की गई .sof फ़ाइलें बिना किसी अतिरिक्त बस इंटरफ़ेस मॉड्यूल के प्रत्यक्ष हार्डवेयर सत्यापन की अनुमति देती हैं।

स्थिति: अनुसंधान आर्टिफैक्ट रिलीज़
लाइसेंस: केवल गैर-व्यावसायिक उपयोग (नीचे LICENSE देखें)
पेटेंट लंबित: US 19/286,600
लक्षित हार्डवेयर: Intel Cyclone V (5CSEBA6 / DE-SoC)

📦 निर्देशिका सामग्री

🧩 RTL अवलोकन

collapse_cell.sv

माप–पतन रीड-वन्स मेमोरी (ROOM) प्रिमिटिव लागू करता है:

• INIT मान और आधार लोड करता है
• पहला सही-आधार रीड संग्रहीत मान प्रकट करता है और सेल को परमाणु रूप से पतन करता है
• सभी बाद के रीड पतन-पश्चात अस्पष्टीकृत बाइट लौटाते हैं

प्रमुख आंतरिक अवस्था:

• basis_valid_q
• armed_q
• collapsed_q

collapse_bank.sv

पूर्ण 1024-सेल सरणी लागू करता है। यह मॉड्यूल प्रदान करता है:

• 1024 collapse_cell इकाइयों की समानांतर इंस्टेंशिएशन
• एकल सक्रिय सेल के चयन के लिए पता डिकोड और रूटिंग
• मेटाडेटा इनपुट्स (आधार बाइट, रीड पल्स, इनिट पल्स) का समान प्रसारण
• आउटपुट पथों का एकत्रीकरण (data_o, collapsed_q, स्थिति, आदि)
• बैंक स्तर पर पतन-पश्चात दोलन-आधारित एन्ट्रॉपी/अस्पष्टीकरण का समर्थन करने के लिए वैकल्पिक रिंग-ऑसिलेटर (RO) ड्राइव

RO पथ केवल पतन के बाद सक्रिय होता है और सक्षम होने पर पतन-पश्चात अस्पष्टीकृत आउटपुट स्ट्रीम में योगदान देता है। यह पहले-रीड शुद्धता या पतन सेमेन्टिक्स को प्रभावित नहीं करता।

🔧 प्रदान की गई FPGA इमेज

Atomic1024Bank.sof

• इंस्ट्रूमेंटेशन के बिना स्वच्छ बिल्ड
• सरल प्रदर्शनों और ब्लैक-बॉक्स सत्यापन के लिए उपयोग किया जाता है

SignalTap.sof

• SignalTap प्रोब सक्षम के साथ समान RTL
• 50 MHz पर आंतरिक पतन समय कैप्चर करता है

प्रोब किए गए सिग्नल (SignalTap.stp देखें):

• read_pulse
• basis_in[7:0]
• basis_valid_q
• armed_q
• collapsed_q
• data_o[7:0]
• valid_out (यदि मौजूद हो)

🗂️ TCL परीक्षण स्क्रिप्ट (tcl/)

ये वैकल्पिक स्क्रिप्ट उन उपयोगकर्ताओं के लिए प्रदान की गई हैं जो इंटरैक्शन को स्वचालित करना, अनुक्रम चलाना, या आंतरिक परीक्षण प्रवाह को पुन: उत्पन्न करना चाहते हैं।

उदाहरण क्षमताओं में शामिल हैं:

• स्वचालित रीड अनुक्रम
• आधार स्वीप परीक्षण
• पतन पुष्टिकरण चक्र
• स्थानीय लॉग में बल्क सैम्पलिंग

ये स्क्रिप्ट इस आर्टिफैक्ट में शामिल किसी भी बस इंटरफ़ेस HDL पर निर्भर नहीं करती हैं। उपयोगकर्ता इन्हें अपने होस्ट इंटरफ़ेस, GPIO सीक्वेंसर, या System Console वर्कफ़्लो के लिए अनुकूलित कर सकते हैं।

🖥️ हार्डवेयर उपयोग

1. Quartus Programmer खोलें
2. Atomic1024Bank.sof या SignalTap.sof में से कोई एक लोड करें
3. USB-Blaster का उपयोग करके DE-SoC प्रोग्राम करें
4. (वैकल्पिक) निम्नलिखित देखने के लिए SignalTap खोलें:
   • पहले-रीड प्रकटीकरण
   • पतन घटना
   • पतन-पश्चात आउटपुट विकास

इन इमेज का उपयोग करने के लिए कोई Avalon-MM स्लेव या बाह्य IP रैपर आवश्यक नहीं है।

📄 लाइसेंस

पूर्ण LICENSE.md फ़ाइल देखें।
एक गैर-व्यावसायिक अनुसंधान लाइसेंस लागू होता है।

📜 लाइसेंस (सारांश)

• गैर-व्यावसायिक अनुसंधान, शिक्षण और मूल्यांकन की अनुमति है
• व्यावसायिक उपयोग के लिए QSymbolic LLC से अलग लाइसेंस की आवश्यकता है
• पेटेंट अधिकार केवल गैर-व्यावसायिक उपयोग के लिए प्रदान किए गए हैं
• एट्रिब्यूशन आवश्यक है
• कोई वारंटी नहीं; कोई दायित्व नहीं

यह सारांश केवल सूचनात्मक है। LICENSE.md में दिया गया पूरा पाठ नियंत्रण रखता है।

📚 उद्धरण

यदि आप इस आर्टिफैक्ट का उपयोग शैक्षणिक कार्य में करते हैं, तो कृपया संबंधित पेपर को उद्धृत करें:

इस रूप में उद्धृत करें:
Francis X. Cunnane III. A CMOS Measurement–Collapse Primitive for Ephemeral Secrets in Post-Quantum Cryptography. TechRxiv. December 02, 2025.
https://doi.org/10.36227/techrxiv.176463742.23048082/v3

BibTeX उदाहरण:

@misc{cunnane2025measurementcollapse,
  author       = {Cunnane III, Francis X.},
  title        = {A CMOS Measurement--Collapse Primitive for Ephemeral Secrets in Post-Quantum Cryptography},
  year         = {2025},
  month        = dec,
  note         = {TechRxiv},
  doi          = {10.36227/techrxiv.176463742.23048082/v1},
  url          = {https://doi.org/10.36227/techrxiv.176463742.23048082/v1}
}