Une équipe de recherche dirigée par le professeur Junsuk Rho à POSTECH (Université des sciences et technologies de Pohang) a développé une plateforme d’hologrammes sécurisée qui fonctionne uniquement sur la base de la longueur d’onde de la lumière et de l’espacement entre les couches de métasurface. La technologie rend le piratage et la contrefaçon quasiment impossibles, et elle devrait être largement adoptée pour les cartes de sécurité, la lutte anti-contrefaçon et les communications militaires.
Avec un nombre croissant d’incidents de piratage et de fuites de données, les limites de la sécurité numérique deviennent de plus en plus évidentes. Peu importe la sophistication d’un schéma de chiffrement, tant qu’il existe sous forme de code, il est difficile d’éliminer complètement le risque d’intrusion. Motivée par ce défi, l’équipe a proposé une nouvelle approche qui utilise les conditions physiques de la lumière elle-même comme clé de sécurité.
Au cœur de cette innovation se trouve la « métasurface », un dispositif optique ultramince qui dispose des structures microscopiques pour contrôler la lumière. En éclairant une métasurface, une image holographique peut être reconstruite dans l’espace libre. Cependant, les hologrammes conventionnels ont généralement été limités par le fait qu’un seul dispositif ne pouvait stocker qu’une seule information. Pour surmonter cette limite, les chercheurs ont conçu un « réseau neuronal profond modulaire diffractif », appliquant les concepts des réseaux neuronaux artificiels aux structures optiques. Dans cette architecture, la propagation et l’interférence de la lumière effectuent de manière autonome des calculs, permettant le traitement de l’information en utilisant uniquement la lumière — sans alimentation électrique ni puces électroniques.
Chaque métasurface fonctionne comme une couche du réseau neuronal, et l’équipe a entraîné le système de telle sorte que des sorties entièrement différentes émergent lorsque les couches sont utilisées individuellement ou combinées. Par exemple, éclairer la métasurface avec une longueur d’onde spécifique reconstruit un hologramme d’identification, tandis qu’une longueur d’onde différente produit une image complètement différente. Une autre couche pourrait reconstruire des informations de code QR. En d’autres termes, chaque couche stocke indépendamment des informations distinctes.
Le véritable potentiel de la technologie apparaît lorsque deux métasurfaces ou plus sont combinées. Lorsque deux couches sont positionnées à une séparation précise et éclairées avec une longueur d’onde spécifique, un hologramme chiffré — correspondant à un mot de passe — apparaît. Si la longueur d’onde ou l’espacement intercouche dévie même légèrement, l’information reste cachée. De cette manière, la couleur de la lumière et la distance entre les couches fonctionnent comme un « mot de passe physique ». Notamment, en théorie, à mesure que le nombre de longueurs d’onde (m) et le nombre de couches de métasurface (N) augmentent, le nombre de canaux d’information croît de manière exponentielle selon m(2ⁿ−1). Cela suggère que les niveaux de sécurité et les combinaisons d’information réalisables au sein d’un seul dispositif peuvent être étendus pratiquement sans limite.
L’équipe s’attend à ce que la technologie soit applicable aux étiquettes anti-contrefaçon pour les pièces d’identité et les passeports, aux documents militaires et diplomatiques sécurisés, et aux communications optiques de nouvelle génération. En utilisant les propriétés physiques de la lumière elle-même comme clé de sécurité, cette étude pourrait fondamentalement remodeler le paradigme de la sécurité numérique conventionnelle, a déclaré le professeur Junsuk Rho. Alors que les technologies numériques deviennent plus avancées, nos résultats soulignent que la sécurité physique peut finalement fournir la solution la plus forte.
Article : Recomposable Layered Metasurfaces for Wavelength-Multiplexed Optical Encryption via Modular Diffractive Deep Neural Networks – Journal : Advanced Functional Materials – DOI : Lien vers l’étude
Source : Postech
