La IA combinada con hologramas crea un sistema de cifrado óptico inquebrantable

A medida que crece la demanda de seguridad digital, los investigadores han desarrollado un nuevo sistema óptico que utiliza hologramas para codificar información, creando un nivel de cifrado que los métodos tradicionales no pueden penetrar. Este avance podría allanar el camino para canales de comunicación más seguros, ayudando a proteger los datos confidenciales.

«Desde monedas digitales en rápida evolución hasta gobernanza, atención médica, comunicaciones y redes sociales, la demanda de sistemas de protección robustos para combatir el fraude digital continúa creciendo», dijo el líder del equipo de investigación Stelios Tzortzakis del Instituto de Estructura Electrónica y Láser, Fundación para la Investigación y tecnología Hella y la Universidad de Creta, ambos en Grecia.

«Nuestro nuevo sistema logra un nivel excepcional de cifrado utilizando una red neuronal para generar la clave de descifrado, que solo puede ser creada por el propietario del sistema de cifrado».

Escribir en ÓpticaTzortzakis y colegas describir El nuevo sistema, que utiliza redes neuronales para recuperar información elaboradamente revuelta almacenada como un holograma. Muestran que las redes neuronales entrenadas pueden decodificar con éxito la intrincada información espacial en las imágenes revueltas.

«Nuestro estudio proporciona una base sólida para muchas aplicaciones, especialmente la criptografía y la comunicación óptica inalámbrica segura, allanando el camino para las tecnologías de telecomunicaciones de próxima generación», dijo Tzortzakis. «El método que desarrollamos es altamente confiable incluso en condiciones duras e impredecibles, abordando desafíos del mundo real como el clima duro que a menudo limitan el rendimiento de los sistemas ópticos del espacio libre».

Luz de lucha por la seguridad

Los investigadores desarrollaron el nuevo sistema después de descubrir que cuando los hologramas se usan para codificar un haz láser, el haz se volvería completamente revuelto y que la forma del haz original no se podía reconocer o recuperar mediante análisis o cálculo físico. Reconocieron que esta era una forma ideal de cifrar de forma segura.

«El desafío fue descubrir cómo descifrar la información», dijo Tzortzakis. «Se nos ocurrió la idea de entrenar redes neuronales para reconocer los detalles increíblemente finos de los patrones de luz revueltos. Al crear miles de millones de conexiones complejas o sinapsis, dentro de las redes neuronales, pudimos reconstruir las formas de haz de luz originales. Esto. Significaba que teníamos una manera de crear la clave de descifrado que era específica para cada configuración del sistema de cifrado «.

Para crear un sistema físico que revuelva completamente y caóticamente los vigas de luz, los investigadores utilizaron un láser de alta potencia que interactúa con una pequeña cubeta llena de etanol. El líquido no solo era económico, sino que también creó el comportamiento caótico deseado a una corta distancia de propagación de solo unos pocos milímetros. Además de cambiar la intensidad del haz de luz, la luz que interactuó con el líquido también exhibió turbulencia térmica que mejoró fuertemente la lucha caótica.

Codificación y decodificación exitosas

Para demostrar el nuevo método, los investigadores lo aplicaron para cifrar y decodificar miles de dígitos escritos a mano y otras formas como animales, herramientas y objetos cotidianos de bases de datos bien establecidas utilizadas como referencias para evaluar los sistemas de recuperación de imágenes. Después de optimizar el procedimiento experimental y capacitar a la red neuronal, mostraron que la red neuronal podría recuperar con precisión las imágenes codificadas del 90-95% del tiempo. Dicen que esta tasa podría mejorarse aún más con una capacitación más extensa de la red neuronal.

Los investigadores planean desarrollar aún más la tecnología agregando niveles adicionales de protección, como la autenticación de dos factores. Dado que el mayor obstáculo para comercializar el sistema es el costo y el tamaño del sistema láser, también están investigando alternativas rentables a láseres costosos y voluminosos de alta potencia.