We demonstrate a new approach to known-plaintext attack on an optical encryption scheme based on double random phase keys. With this attack an opponent can access both random phase keys with the help of the phase retrieval technique. This demonstration shows that an optical encryption scheme based on double random encoding is vulnerable to known-plaintext attack.

We propose an asymmetric cryptosystem based on a phase-truncated Fourier transform. With phase truncation in Fourier transform, one is able to produce an asymmetric ciphertext as real-valued and stationary white noise by using two random phase keys as public keys, while a legal user can retrieve the plaintext using another two different private phase keys in the decryption process. Owing to the nonlinear operation of phase truncation, high robustness against existing attacks could be achieved. A set of simulation results shows the validity of proposed asymmetric cryptosystem.

We demonstrate a method of chosen-plaintext attack on lensless double-random phase encoding (L-DRPE) in the Fresnel domain. With this attack an opponent can access two encryption keys with help of the impulse functions as chosen plaintexts. This shows that a lensless optical encryption scheme based on DRPE is vulnerable to chosen-plaintext attack. Cryptoanalysis also indicates that the security worry originates from the linearity of the encryption and decryption mechanism of the L-DRPE scheme. One of the interesting features of the proposed attack is that the decryption process is lossless. Numerical simulations show good agreement with theoretical analysis.

Information security and authentication are important challenges facing society. Recent attacks by hackers on the databases of large commercial and financial companies have demonstrated that more research and development of advanced approaches are necessary to deny unauthorized access to critical data. Free space optical technology has been investigated by many researchers in information security, encryption, and authentication. The main motivation for using optics and photonics for information security is that optical waveforms possess many complex degrees of freedom such as amplitude, phase, polarization, large bandwidth, nonlinear transformations, quantum properties of photons, and multiplexing that can be combined in many ways to make information encryption more secure and more difficult to attack. This roadmap article presents an overview of the potential, recent advances, and challenges of optical security and encryption using free space optics. The roadmap on optical security is comprised of six categories that together include 16 short sections written by authors who have made relevant contributions in this field. The first category of this roadmap describes novel encryption approaches, including secure optical sensing which summarizes double random phase encryption applications and flaws [Yamaguchi], the digital holographic encryption in free space optical technique which describes encryption using multidimensional digital holography [Nomura], simultaneous encryption of multiple signals [Pérez-Cabré], asymmetric methods based on information truncation [Nishchal], and dynamic encryption of video sequences [Torroba]. Asymmetric and one-way cryptosystems are analyzed by Peng. The second category is on compression for encryption. In their respective contributions, Alfalou and Stern propose similar goals involving compressed data and compressive sensing encryption. The very important area of cryptanalysis is the topic of the third category with two sections: Sheridan reviews phase retrieval algorithms to perform different attacks, whereas Situ discusses nonlinear optical encryption techniques and the development of a rigorous optical information security theory. The fourth category with two contributions reports how encryption could be implemented at the nano- or micro-scale. Naruse discusses the use of nanostructures in security applications and Carnicer proposes encoding information in a tightly focused beam. In the fifth category, encryption based on ghost imaging using single-pixel detectors is also considered. In particular, the authors [Chen, Tajahuerce] emphasize the need for more specialized hardware and image processing algorithms. Finally, in the sixth category, Mosk and Javidi analyze in their corresponding papers how quantum imaging can benefit optical encryption systems. Sources that use few photons make encryption systems much more difficult to attack, providing a secure method for authentication.

Alcohol is the most widely used addictive substance, potentially leading to brain damage and genetic abnormalities. Despite its prevalence and associated risks, current treatments have yet to identify effective methods for reducing cravings and preventing relapse. In this study, we find that 4-Hz alternating bilateral sensory stimulation (ABS) effectively reduces ethanol-induced conditioned place preference (CPP) in male mice, while 4-Hz flash light does not exhibit therapeutic effects. Whole-brain c-Fos mapping demonstrates that 4-Hz ABS triggers notable activation in superior colliculus GABAergic neurons (SCGABA). SCGABA forms monosynaptic connections with ventral tegmental area dopaminergic neurons (VTADA), which is implicated in ethanol-induced CPP. Bidirectional chemogenetic manipulation of SC-VTA circuit either replicates or blocks the therapeutic effects of 4-Hz ABS on ethanol-induced CPP. These findings elucidate the role of SC-VTA circuit for alleviating ethanol-related CPP by 4-Hz ABS and point to a non-drug and non-invasive approach that might have potential for treating alcohol use disorder.

Abstract The role of Processing bodies (P-bodies) in tumorigenesis and tumor progression is not well understood. Here, we showed that the oncogenes YAP/TAZ promote P-body formation in a series of cancer cell lines. Mechanistically, both transcriptional activation of the P- body-related genes SAMD4A, AJUBA, and WTIP and transcriptional suppression of the tumor suppressor gene PNRC1 are involved in enhancing the effects of YAP/TAZ on P- body formation in CRC cells. By reexpression of PNRC1 or knockdown of P-body core genes (DDX6, DCP1A, and LSM14A), we determined that disruption of P-bodies attenuates cell proliferation, cell migration and tumor growth induced by overexpression of YAP 5SA in CRC. Analysis of a pancancer CRISPR screen database (DepMap) revealed codependencies between YAP/TEAD and the P-body core genes and correlations between the mRNA levels of SAMD4A, AJUBA, WTIP, PNRC1 and YAP target genes. Our study suggests that the P-body is a new downstream effector of YAP/TAZ, which implies that reexpression of PNRC1 or disruption of P-bodies is a potential therapeutic strategy for tumors with active YAP.

Abstract Vascular endothelial injury initiates atherosclerosis (AS) progression. N -Acetylneuraminic acid (Neu5Ac) metabolic disorder was found to intensify endothelial mitochondrial damage. And GLS2-associated glutaminolysis disorder contributed to mitochondrial dysfunction. However, mechanisms underlying Neu5Ac-associated mitochondrial dysfunction as well as its association with GLS2 remains unclear. In this study, we constructed GLS2 −/− ApoE −/− mice by using HBLV-GLS2 shRNA injection. And methods like immunofluorescence, western blotting, transmission electron microscopy were applied to detect profiles of endothelial injury and AS progression both in vivo and in vitro. We demonstrated that Neu5Ac accumulation increased GLS2 expression and promoted glutaminolysis disorder, which further induced endothelial mitochondrial dysfunction via a pyroptosis-dependent pathway in vivo and in vitro. Mechanically, Neu5Ac interacted with SIRT3 and led to FOXO3a deacetylation and phosphorylation, further facilitated c-Myc antagonism and ultimately increased GLS2 levels. Inhibition of GLS2 could improve mitochondrial function and mitigate pyroptosis process. In addition, blocking Neu5Ac production using neuraminidases (NEUs) inhibitor could rescue endothelial damage and alleviate AS development in ApoE −/− mice. These findings proposed that Neu5Ac induced GLS2-mediated glutaminolysis disorder and then promoted mitochondrial dysfunction in a pyroptosis-dependent pathway. Targeting GLS2 or inhibiting Neu5Ac production could prevent AS progression.