Lysimpulser for at kryptere data og beskytte kryptokurvens sikkerhed

Data bevæger sig gennem tusinder af miles af fiberoptiske kabler under verdenshavene - via lyspulser. Og ifølge eksperter, dataene i disse kabler har stor risiko for at blive opsnappet. Imidlertid, en nydesignet frekvenskam - for nylig udviklet af forskere ved USC Viterbi School of Engineering kan være et effektivt værktøj til datakryptering.

Forskere Andrea M. Armani, Xiaoqin Shen, Rigoberto Castro Beltran, Vinh M. Diep, og Soheil Soltani har opfundet en ny metode til at oprette en frekvenskam - et værktøj, der øger lasers potentielle anvendelser ved at konvertere en enkelt bølgelængde til flere bølgelængder, effektivt at oprette titusindvis til hundredvis af lasere fra en enkelt laser. Den nye frekvenskam er på størrelse med et menneskehår sammenlignet med traditionelle frekvenskamme, der kan være lige så store som et lejlighedskøleskab. Vigtigere, den nyoprettede kam kræver 1000x mindre strøm for at fungere, giver mulighed for mobile applikationer.

Den nuværende teknik er baseret på materialesystemer, der traditionelt bruges i mikroelektronik, såsom silicium. Ved at erstatte disse materialer med kulstofbaserede eller organiske molekyler, forskergruppen ledet af postdoktoralen fulgte en fundamentalt anderledes tilgang. Vedhæftning af kun et enkelt lag af et 25-atomers organisk molekyle til overfladen af ​​en laser, frekvenskamme blev demonstreret med 1000x reduktion i effekt.

Professor Armani, Ray Irani -formand i teknik og materialevidenskab ved USC Viterbi School of Engineering, ligner ændringen fra konventionelt silicium til organiske materialer som analog med ændringen af ​​"gas til elektrisk". På det mest grundlæggende niveau, processen, der gør det muligt at generere kammen, er klart forskellig i de to materialeklasser.

"Organiske optiske materialer har allerede transformeret elektronikindustrien, fører til lettere, lavere strøm -tv og mobiltelefon skærme, men tidligere forsøg på direkte at grænseflade disse materialer med lasere snublede, "sagde Armani, "Vi løste grænsefladeudfordringen. Fordi vores tilgang kan anvendes på en lang række organiske materialer og lasertyper, fremtidens muligheder er meget spændende. "

Mulighed for optisk kryptering af data

De første anvendelser af frekvenskamme fokuserede på at detektere spormængder af kemikalier og høj præcisionstid. Imidlertid, for nylig, en ny anvendelse af stor betydning for samfundet er dukket op:kvantekryptografi.

Termer som cybersikkerhed og kvantekryptering plejede at være plotlinjer for actionthrillere og Bond -film, men med fremkomsten af ​​kryptovalutaer og IoT, bevidstheden om cybersikkerhed er flyttet fra sølvskærmen til mainstream. Hvordan kan frekvenskamme bidrage? Svaret ligger i, hvordan data overføres, og hvordan kvantekryptografi fungerer.

Når et datasignal kører til sin destination, den er pakket som et brev i en låst konvolut. Ligesom enhver lås, nogle er lettere at knække end andre, og den nuværende krypteringsindsats har fokuseret på at skabe stadig mere komplekse og dynamiske låse. Imidlertid, en grundlæggende begrænsning med mange nuværende tilgange er, at det ikke er muligt at opdage, hvornår en kryptering har mislykkedes.

Kvantekryptering præsenterer en alternativ tilgang. Mere komplekse nøgler kan ikke kun implementeres, men indtrængen er umiddelbart synlig gennem ændringer i det transmitterede datasignal.

Mens mange strategier forfølges for at muliggøre kvantekryptografi, en af ​​de førende kandidater er baseret på et fænomen, der kaldes fotonindvikling. Indviklede par fotoner skal oprettes på nøjagtig samme tid med nøjagtig de samme egenskaber. Lyder det umuligt? Indtast frekvenskamme.

Det første trin i dannelsen af ​​frekvenskammen sker, når den primære laser genererer et sekundært par bølgelængder. Imidlertid, på grund af energibesparelser, en bølgelængde skal have højere energi, og en bølgelængde skal have lavere energi. Derudover energierne skal summe for at være nøjagtigt lig med den primære laser, og de to nye bølgelængder skal vises på nøjagtig samme tid. Dermed, frekvenskamgeneratorer kan ses som sammenfiltrede foton generatorer.

Mens reduktion af frekvenskammens størrelse og effektkrav var vigtige tekniske forhindringer, der er mange integrations- og fremstillingsudfordringer tilbage, før kvantekryptografi på bærbare platforme vil være hverdagskost.

Armani, et fakultetsmedlem i det nye USC Michelson Center for Convergent Bioscience, angav, at ud over den vigtige rolle, som kvantekryptering kan spille for at sikre vores sundhedsoplysninger i fremtiden, frekvenskamme bruges også til at forbedre påvisningen af ​​kræftbiomarkører.

Den fulde undersøgelse "Lav tærskel parametrisk oscillation i organisk modificerede mikrokaviteter" er tilgængelig i Videnskab fremskridt .