用随机物体保护光通信

来自复杂光子系统(COPS)小组的研究人员使用两层随机材料来加密和解密通过光通信发送的信息。这样，他们将发送者和接收者同时隐藏起来，只有当光线穿过两层时，信息才会被接收到。

研究小组在《光学快报》(Optics Express)杂志上发表了他们的研究结果，并认为这一概念证明在可见光通信系统、光保真度(LiFi)和光纤通信中具有应用价值。

方案图

在这个数字信息成为互联世界命脉的时代，确保其安全至关重要。加密在保护我们的数据方面起着至关重要的作用，它将简单的信息转换成复杂的模式，然后再转换回来，如果信息在中间被截获，就会使其无法破译。

随着技术以前所未有的速度进步，通信的未来在于可见光领域。但我们如何保证这种尖端通信方式的安全性呢？

令人惊讶的是，解决方案可能在日常用品中找到。特温特大学的研究人员与埃因霍温技术大学和创新的昕诺飞公司(前身为飞利浦照明)的专家合作，证明了随机材料——比如一层油漆、一张纸或一个玻璃扩散器——通过扰乱信息来增强光通信的保密性。

当光线穿过这些随机材料时，它会向多个方向散射，形成一种复杂的图案，称为斑点图案。这种模式成为加密的基础。

分析图

这种加密遵循物理不可克隆功能(PUF)的概念。PUF是一个非常复杂的对象，无法用当前技术复制。如果使用PUF作为加密密钥，则只有正确的密钥(不可克隆)才能访问信息。在这种情况下，关键是随机对象，信息是散斑图案。

复杂光子系统(COPS)小组的研究人员将这一概念进一步发展。他们使用两层随机媒体作为双密钥，而不是使用单个密钥来加密消息。这样，他们就可以同时隐藏发送者和接收者，只有当光线通过两个密钥时，信息才会被接收到。任何试图拦截传输中的消息的恶意窃听者都将面临与原始消息完全无关的无意义的随机模式混合。

此外，系统的冗余性增强了系统的保密性。所提出的系统是基于在发送端使用类似于屏幕投影仪(或激光束)的设备来调制入射光。因为随机材料是如此复杂，有成千上万种不同的方式来调制光，产生相同的信息，同时改变两个密钥之间的随机模式。如果发送方不断地在不同的调制之间切换，中间的攻击者就会被随机模式淹没，而接收方则不受其影响。

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