Chromo encryption方法用颜色编码秘密

密码学对于 Olivier Martin 来说是一个新领域，作为EPFL 工程学院纳米光子学和计量实验室的负责人，他多年来一直在研究纳米结构的光学。但在与微纳米技术中心合作开发了一些新的银纳米结构后，Martin 和博士生 Hsiang-Chu Wang 注意到这些纳米结构以一种意想不到的方式对偏振光做出反应，这恰好非常适合编码信息。

他们发现，当偏振光从特定方向穿过纳米结构时，一系列生动且易于识别的颜色会被反射回来。这些不同的颜色可以分配数字，然后可以使用电子通信标准代码 ASCII(信息交换标准代码)来表示字母。为了对秘密信息进行编码，研究人员使用数字 0、1、2 和 3(与更常用的二进制代码 0 和 1 相反)应用了四进制代码。其结果是一系列由不同颜色组合组成的四位数字字符串，可以用来拼出一条消息，色码加密的方法就此诞生。

例如，使用他们的系统，橙色、黄色、红色、白色的颜色序列分别代表数字 1、0、2、0;一串数字，依次编码为秘密测试消息“Hello!”中的字母“H”。

“每个颜色代码都不是唯一的，这意味着相同的数字——0、1、2 或 3——可能代表不同的颜色。这意味着加密系统更加安全，因为猜测正确代码序列的机会更小，”Martin 解释道。该实验室的成果最近发表在《高级光学材料》杂志上。

对光的惊人反应

新方法的核心在于银纳米结构对偏振光的独特反应。研究人员观察到的不同色调首先是通过改变纳米结构的长度和位置产生的。接下来，研究人员将偏振光照射到它们上，这意味着光波在受控方向(垂直、水平或对角线)上振荡。根据偏振方向，从纳米结构反射的光从暗淡变为鲜艳，产生强烈的颜色，然后通过第二个偏振器发送以进行分析。

至关重要的是，在色加密法中，只有偏振方向的正确组合才能揭示秘密信息;在任何其他方向偏振的光都会显示出与无意义信息相对应的一系列颜色。

Martin 解释说，令他们惊讶的是，纳米结构表现出所谓的手性反应，因为它们在与激发本身不同的方向上反射偏振光。在物理和化学中，手性 - 或由其几何不对称性引起的材料特性 - 是蛋白质等分子的一个重要且经过充分研究的功能方面。但预计不会出现在对称的银纳米结构中。

“手性是一个经常被误用且难以确定的概念。简单几何结构(例如我们的纳米结构所展示的那些结构)中手性的基本方面是本研究的一个关键发现。”

将技术与人眼相结合

除了对信息进行编码之外，研究人员还证明了他们可以使用他们的方法在纳米尺度上复制一幅画——在本例中是毕加索的地中海风景画。为实现这一目标，他们用银纳米结构取代了这幅画的数字复制品的像素。就像彩色加密方法一样，只有当以正确方向偏振的光照射到“纳米画”上时，艺术品才会显露出来。

马丁说，他相信这种方法将纳米技术与人类视觉感知相结合，在艺术应用和加密技术方面都有很大的潜力，例如更安全的钞票。

“纳米材料和色彩处于高科技和艺术的十字路口，我觉得这很有吸引力。使用纳米结构，您可以将大量信息编码到极小的区域，因此具有非常高的信息密度的潜力。与此同时，一种可以用肉眼而不是计算机来读取和解释的加密方法可能是有利的。”