AI結合全息技術：打造牢不可破的光學加密系統

隨著數位安全需求日益增長，研究人員開發出一種全新的光學系統。該系統運用全息技術對資訊進行編碼，創造出傳統方法難以破解的加密層級。此項進展有望為更安全的通訊管道鋪平道路，助力保護敏感資料。

希臘電子結構與雷射研究所、研究與技術基金會以及克里特大學的研究團隊領導人斯特利奧斯・佐爾察基斯表示：「從快速發展的數位貨幣，到治理、醫療保健、通訊和社交網路，對抗數位詐騙的強大保護系統需求持續攀升。」

他還提到：「我們的新系統透過利用神經網路生成解金鑰匙，達到了卓越的加密水準，而這個解金鑰匙只有加密系統的擁有者才能建立。」

佐爾察基斯及其同事在《光學》期刊上撰文描述了這個新系統。該系統利用神經網路來提取以全息圖形式儲存的精心擾亂的資訊。他們證明，經過訓練的神經網路能夠成功解碼擾亂影象中的複雜空間資訊。

佐爾察基斯指出：「我們的研究為許多應用，特別是密碼學和安全無線光通訊，奠定了堅實的基礎，為下一代通訊技術鋪平了道路。我們開發的方法即使在惡劣且不可預測的條件下也具有高度可靠性，解決了像惡劣天氣等常限制自由空間光學系統效能的現實挑戰。」

研究人員在手寫數字和其他形狀（如星星）上測試了這種新方法。

研究人員是在發現使用全息技術對雷射光束進行編碼時，光束會完全且隨機地被擾亂，並且無法透過物理分析或計算識別或提取原始光束形狀後，開發出這個新系統的。他們意識到這是一種安全加密資訊的理想方式。

佐爾察基斯說：「挑戰在於弄清楚如何解密這些資訊。我們想出了訓練神經網路來識別擾亂光模式極其細微細節的主意。透過在神經網路內創造數十億個複雜的連線或突觸，我們能夠重建原始光束形狀。這意味著我們有了為每個加密系統配置建立特定解金鑰匙的方法。」

為了建立一個能完全且混亂地擾亂光束的物理系統，研究人員使用了高功率雷射與裝有乙醇的小比色皿相互作用。這種液體不僅價格低廉，而且能在僅幾毫米的短傳播距離內產生所需的混亂行為。除了改變光束強度外，與液體相互作用的光還表現出熱湍流，這極大地增強了混亂擾亂效果。

為了展示這種新方法，研究人員將其應用於對數千個手寫數字以及其他形狀（如動物、工具和日常物品）進行加密和解碼，這些樣本來自用於評估影象檢索系統的成熟資料庫。在最佳化實驗程式並訓練神經網路後，他們發現神經網路在90% - 95%的情況下能夠準確提取編碼影象。他們表示，透過更廣泛地訓練神經網路，這個成功率還可以進一步提高。

研究人員計劃透過增加額外的保護層（如雙因素認證）進一步開發這項技術。由於該系統商業化的最大障礙是雷射系統的成本和尺寸，他們也在研究替代昂貴、龐大的高功率雷射的經濟有效方案。