研究人员推出了一种创新的光学系统，该系统利用全息图编码数据，达到了远超传统方法的加密水平。这项进展可能显著增强安全通信，确保敏感信息的安全性。
随着数字安全需求的增加，科学家们提出了一种突破性的光学系统，利用全息图进行数据编码，导致加密强度超越传统技术。这一发展可能导致更安全的通信途径，从而保护关键信息。
“随着数字环境迅速发展——涵盖加密货币、治理、医疗保健、通信和社交媒体等领域，针对数字欺诈的强大保护系统的需求正在上升，”希腊克里特大学和希腊研究与技术基金会电子结构与激光研究所的研究团队负责人Stelios Tzortzakis表示。“我们创新的系统通过使用神经网络生成只能由加密系统所有者生成的解密密钥，达到显著的加密水平。”
在Optica出版社的期刊Optica中，Tzortzakis及其团队详细介绍了他们的系统，该系统利用神经网络解码存储为全息图的复杂混淆数据。他们展示了这些训练过的网络可以有效地解释混淆图像中的复杂空间数据。
“我们的研究为许多应用奠定了坚实的基础，特别是在密码学和安全无线光通信方面，为下一代电信进步铺平了道路，”Tzortzakis补充道。“我们所设计的方法在极端和不可预测的条件下也极其可靠，解决了诸如恶劣天气等常常妨碍自由空间光学系统效果的挑战。”
为安全而搅动光线
在研究人员观察到使用全息图编码激光束会导致完全混淆状态，即通过物理分析或计算无法识别原始束形后，这一新系统应运而生。他们意识到这种方法是安全信息加密的一个完美解决方案。
“关键困难是找到解密数据的方法，”Tzortzakis评论道。“我们已经制定了一种训练神经网络识别混淆光模式中极其微妙细节的方法。通过在神经网络之间建立数十亿个复杂的连接或突触，我们成功重建了光束的原始形状。这一过程使我们能够为每个加密系统的配置创建独特的解密密钥。”
为了设计一个能够完全和混沌地搅动光束的物理系统，研究人员利用了与一个装满乙醇的小容器相互作用的高功率激光。这种液体不仅价格低廉，而且在短短几毫米的距离内产生了必要的混沌行为。除了改变光束强度外，光与液体的相互作用还产生了热湍流，显著增强了混沌搅动效果。
成功的编码和解码
为了验证他们的新方法，研究人员利用它对数千个手写数字以及动物、工具和来自知名数据库的常见物体等各种形状进行加密和解码，以评估图像检索系统。通过优化实验过程和训练神经网络，他们发现该网络可以以90-95%的准确率正确检索编码图像。他们相信，通过对神经网络进一步的广泛训练，这一准确度可以得到进一步提升。
研究团队计划通过增加额外的安全层，包括双因素身份验证，进一步推进这项技术。鉴于商业化该系统的主要挑战是激光设备的成本和体积，他们还在探索更实惠的替代品，以取代昂贵的高功率激光器。
