Взрывной рост объемов данных обострил проблему информационной безопасности, заставив обратить особое внимание на технологии шифрования. Хотя цифровые алгоритмы стали основой защиты, их уже недостаточно — злоумышленники научились перехватывать данные даже в закодированном виде. Это подтолкнуло ученых к созданию гибридных систем, где к математическим формулам добавляют физические «ключи». Например, оптические — они превращают информацию в световые сигналы, которые невозможно расшифровать без специального оборудования.

Результаты опубликованы в издании Research.

Раньше такие технологии работали в видимом спектре, но теперь прорыв случился в инфракрасном диапазоне. Представьте: данные кодируются в тепловом излучении, а прочесть их можно только с помощью ИК-камеры, настроенной на определенный угол, поляризацию и длину волны. Упрощенно это выглядит так: тонкая пленка из особого материала (кремния и алюминия) излучает тепло не хаотично, а в строго заданных режимах. Если повернуть ее под нужным углом или изменить поляризацию света, возникнут два отдельных «окна» для передачи информации — как два параллельных шифрованных канала.

Как это работает:

• Излучатель толщиной в 100 раз меньше человеческого волоса создает два узких пика в диапазоне 7.5–14 мкм.
• Для декодирования нужны три параметра: направление (θ), поляризация (φ) и длина волны (λ).
• Один и тот же сигнал может нести восемь разных сообщений — в зависимости от комбинации настроек.

Ученые предлагают использовать эту систему для передачи QR-кодов или текстовых данных. Отправитель шифрует информацию, а получатель расшифровывает ее, зная «физический ключ» — те самые настройки излучателя. Пока метод уязвим к частотному анализу, но в будущем его дополнят криптографическими протоколами. Главное преимущество — даже идентичные данные каждый раз шифруются по-новому, что сводит риск взлома к минимуму.

Это исследование решает две ключевые проблемы: безопасность и энергоэффективность. Тепловые излучатели дешевы в производстве (не требуют литографии), а их миниатюрность позволяет встраивать их в чипы для IoT-устройств. Например:

• Защита банковских транзакций — можно создать одноразовые физические ключи для подтверждения платежей.
• Медицина — передача диагнозов через ИК-датчики в операционных.
• Военная связь — скрытая коммуникация без радиопомех, которую невозможно запеленговать.

Однако внедрение упрется в необходимость массового выпуска ИК-камер с поляризационными фильтрами.

Основной недостаток — ограниченная скорость передачи данных. Тепловые излучатели инерционны: для смены режимов требуется время на нагрев/охлаждение. В протоколах реального времени (например, видеосвязи) это создаст задержки. Кроме того, система пока тестировалась только в лабораторных условиях — устойчивость к вибрациям, влажности или перепадам температур не изучена.

Ранее ученые нашли в инфракрасном диапазоне 18 черных дыр.