La seguridad de la información se ha vuelto particularmente crucial en el contexto de la era del big data. Los esquemas ópticos para compartir secretos cifran la información y la dividen físicamente en diferentes partes. La información sólo se puede descifrar conectando en cascada un número suficiente de recursos compartidos.
Estos esquemas se pueden aplicar ampliamente al cifrado de información y a la lucha contra la falsificación debido a su alta seguridad y su rápida capacidad de procesamiento de información.
La holografía es un método importante para el cifrado óptico y también puede realizar la multiplexación holográfica utilizando diferentes dimensiones físicas de la luz como canales de información independientes. La tecnología de multiplexación holográfica de metasuperficie satisface las necesidades urgentes de miniaturización e integración de sistemas ópticos.
Sin embargo, existen desafíos importantes en la construcción de una plataforma óptica en cascada para compartir secretos con capacidad de ajuste dinámica y alta eficiencia de difracción, limitados por requisitos de fabricación precisos y propiedades físicas inherentes de los materiales.
Para la realización de esquemas de intercambio de secretos ópticos en cascada de bajo costo, convenientes, de alta eficiencia y alta capacidad, los materiales optoelectrónicos de cristal líquido estructurado anisotrópico con alta eficiencia de difracción y características de interruptor sintonizable por voltaje proporcionan un enfoque novedoso.
Los autores de un artículo publicado en Opto-Electronic Advances proponer un marco de intercambio de secretos ópticos de multiplexación multidimensional con hologramas de cristal líquido en cascada. En este marco, el estado de polarización de la luz incidente y la distancia entre los hologramas de cristal líquido se utilizan como claves de descifrado de la información cifrada.
Se creó una red neuronal de retropropagación de errores con teoría de difracción de espectro angular, logrando el diseño inverso de problemas complejos en cascada de múltiples restricciones y múltiples capas. Las entradas multidimensionales en el proceso de cifrado de la red, como el estado de polarización de la luz incidente, el voltaje externo aplicado a las partes de cristal líquido en cascada y sus distancias, mejoran significativamente la seguridad de la información secreta. Esto permite la transmisión ultrasegura de múltiples canales de información simultáneamente, superando las limitaciones de los métodos de cifrado holográfico tradicionales.
En primer lugar, la imagen secreta está oculta en diferentes acciones (hologramas de cristal líquido individuales) y sólo se puede descifrar conectando las acciones en cascada. Incluso si se roba una de las acciones, es imposible recuperar la información secreta final y solo se mostrará una imagen de autenticación, lo que mejora enormemente la seguridad de la plataforma para compartir secretos.
En segundo lugar, la técnica de multiplexación multidimensional aumenta la complejidad de las claves secretas, mejorando tanto la seguridad como la capacidad de la información. Además, los canales de información de cifrado se pueden aumentar aún más agregando más recursos compartidos secretos y utilizando multiplexación de estado de polarización lineal. Curiosamente, la capacidad flexible de sintonización eléctrica de los dispositivos de cristal líquido aumenta efectivamente la seguridad del marco propuesto para compartir secretos. El voltaje aplicado externamente se puede asignar de forma independiente a diferentes recursos compartidos secretos, lo que establece condiciones más estrictas para el descifrado de la información y reduce significativamente la posibilidad de fuga de información.
Se demostró experimentalmente la multiplexación de ocho imágenes controlando el estado de polarización de la luz incidente, la distancia entre las acciones y aplicando diferentes estados de voltaje externamente a las capas de cristal líquido.
En este esquema, la información secreta se descompone y distribuye en dos hologramas de cristal líquido mutuamente restringidos. Cuando estos dos hologramas de cristal líquido se conectan en cascada, sólo es necesario ajustar el voltaje externo aplicado (Uon , Uapagado ) de cada porción de cristal líquido, de modo que cada holograma individual pueda reconstruir una imagen de autenticación (número 2 o 4) en una posición específica.
Además, bajo voltaje de alta eficiencia de modulación (Uon ) para cada porción de cristal líquido, se pueden descifrar seis imágenes de funcionamiento independientes (símbolos matemáticos) utilizando diferentes claves secretas, que incluyen la polarización de la luz incidente y la distancia entre los hologramas de cristal líquido en cascada.
La información cifrada final se puede obtener mediante decodificación secundaria realizando operaciones matemáticas mostradas por diferentes imágenes de operación entre las imágenes de autenticación. La tecnología de fabricación madura de los componentes de cristal líquido hace que este marco sea más práctico y multifuncional.
Con su diseño conveniente, fabricación de bajo costo y seguridad ultra alta, este esquema de intercambio de secretos ópticos de multiplexación multidimensional tiene un gran potencial en aplicaciones de almacenamiento de información de capacidad ultra alta, visualización holográfica dinámica y procesamiento de información óptica multifuncional. P>
Más información: Keyao Li et al, Marco de intercambio de secretos ópticos de multiplexación multidimensional con hologramas de cristal líquido en cascada, Avances optoelectrónicos (2024). DOI:10.29026/oea.2024.230121
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