A segurança da informação tornou-se particularmente crucial no contexto da era do big data. Esquemas ópticos de compartilhamento de segredos criptografam informações e as dividem fisicamente em diferentes compartilhamentos. As informações só podem ser descriptografadas em cascata com um número suficiente de compartilhamentos.



Esses esquemas podem ser amplamente aplicados à criptografia de informações e ao combate à falsificação devido à alta segurança e às capacidades rápidas de processamento de informações.

A holografia é um método significativo para criptografia óptica e também pode realizar multiplexação holográfica usando diferentes dimensões físicas da luz como canais de informação independentes. A tecnologia de multiplexação holográfica de metassuperfície atende às necessidades urgentes de miniaturização e integração de sistemas ópticos.

No entanto, existem desafios significativos na construção de uma plataforma óptica de compartilhamento de segredos em cascata com ajuste dinâmico e alta eficiência de difração, limitada por requisitos precisos de fabricação e propriedades físicas inerentes dos materiais.

Para a realização de esquemas de compartilhamento de segredos ópticos em cascata de baixo custo, convenientes, de alta eficiência e alta capacidade, materiais optoeletrônicos de cristal líquido estruturados anisotrópicos com alta eficiência de difração e recursos de chave sintonizáveis ​​por tensão fornecem uma nova abordagem.

Os autores de um artigo publicado em Opto-Electronic Advances propor uma estrutura óptica de compartilhamento de segredos de multiplexação multidimensional com hologramas de cristal líquido em cascata. Nesta estrutura, o estado de polarização da luz incidente e a distância entre os hologramas de cristal líquido são usados ​​como chaves de descriptografia da informação criptografada.

Uma rede neural de retropropagação de erros com teoria de difração de espectro angular foi criada, realizando o projeto inverso de problemas complexos de múltiplas restrições e multicamadas em cascata. As entradas multidimensionais no processo de criptografia da rede, como o estado de polarização da luz incidente, a tensão externa aplicada aos compartilhamentos de cristal líquido em cascata e suas distâncias, aumentam significativamente a segurança das informações secretas. Isto permite a transmissão ultrassegura de múltiplos canais de informação simultaneamente, superando as limitações dos métodos tradicionais de criptografia holográfica.

Primeiro, a imagem secreta está oculta em diferentes compartilhamentos (hologramas individuais de cristal líquido) e só pode ser descriptografada através da cascata dos compartilhamentos. Mesmo que uma das partilhas seja roubada, é impossível recuperar a informação secreta final e apenas uma imagem de autenticação será exibida, aumentando significativamente a segurança da plataforma de partilha de segredos.

Em segundo lugar, a técnica de multiplexação multidimensional aumenta a complexidade das chaves secretas, melhorando tanto a segurança como a capacidade da informação. Além disso, os canais de informação criptografada podem ser aumentados ainda mais adicionando mais compartilhamentos secretos e utilizando multiplexação de estado de polarização linear. Curiosamente, a capacidade flexível de sintonia elétrica dos dispositivos de cristal líquido aumenta efetivamente a segurança da estrutura proposta de compartilhamento de segredos. A tensão aplicada externamente pode ser mapeada independentemente para diferentes compartilhamentos secretos, estabelecendo condições mais rigorosas para a descriptografia de informações e reduzindo significativamente a possibilidade de vazamento de informações.

Foi demonstrada experimentalmente a multiplexação de oito imagens controlando o estado de polarização da luz incidente, a distância entre as ações, e aplicando diferentes estados de tensão externamente às camadas de cristal líquido.

Neste esquema, a informação secreta é decomposta e distribuída em dois hologramas de cristal líquido mutuamente restritos. Quando esses dois hologramas de cristal líquido estão em cascata, é necessário apenas ajustar a tensão externa aplicada (U_on , U_desligado ) de cada compartilhamento de cristal líquido, de modo que cada holograma individual possa reconstruir uma imagem de autenticação (número 2 ou 4) em uma posição específica.

Além disso, sob tensão de alta eficiência de modulação (U_on ) para cada compartilhamento de cristal líquido, seis imagens de operação independentes (símbolos matemáticos) podem ser descriptografadas usando diferentes chaves secretas, que incluem a polarização da luz incidente e a distância entre os hologramas de cristal líquido em cascata.

A informação criptografada final pode ser obtida através de decodificação secundária, realizando operações matemáticas exibidas por diferentes imagens de operação entre as imagens de autenticação. A tecnologia madura de fabricação de componentes de cristal líquido torna esta estrutura mais prática e multifuncional.

Com seu design conveniente, fabricação de baixo custo e segurança ultra-alta, esse esquema de compartilhamento óptico de multiplexação multidimensional tem grande potencial em aplicações de armazenamento de informações de capacidade ultra-alta, exibição holográfica dinâmica e processamento de informações ópticas multifuncionais.

Mais informações: Keyao Li et al, Estrutura de compartilhamento de segredo óptico de multiplexação multidimensional com hologramas de cristal líquido em cascata, Opto-Electronic Advances (2024). DOI:10.29026/oea.2024.230121
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