Dreifach-Schlüssel für hohe Sicherheit
Mit lumineszierenden Perowskiten sicher und hocheffizient ver- und entschlüsseln.
Um eine hohe Datensicherheit zu gewährleisten, soll zwar die Verschlüsselung möglichst nicht zu knacken sein, das Auslesen der Daten aber dennoch rasch und unkompliziert laufen. Eine neuartige Strategie zur optischen Ver- und Entschlüsselung von Informationen stellt ein Forschungsteam aus China jetzt vor. Sie basiert auf Verbindungen, deren Lumineszenz empfindlich austariert wird und sich als Antwort auf verschiedene externe Stimuli rasch ändert.
Weitere Nachrichten zum Thema
Kommerzielle Quantenverschlüsselung geknackt
Es handelt sich dabei um hybride zweidimensionale organisch-anorganische Metallhalogenid-Perowskite, deren Strukturen von anorganischen Schichten aus Blei- und Iodid-Ionen gebildet werden, zwischen denen organische Kationen angeordnet sind. Sie sind leicht herstellbar, kostengünstig, druckbar und zeigen interessante optoelektronische Eigenschaften. Das Team um Shenlong Jiang, Qun Zhang und Yi Luo von der University of Science and Technology of China in Hefei wählte drei Perowskite mit nur leicht variierten Kationen sowie das fluorierte und das bromierte Derivat. Diese kleinen Unterschiede sorgen für die entscheidenden Varianten im Leuchtverhalten der drei Perowkite. Bei Raumtemperatur und unter gewöhnlichem Licht sind sie visuell nicht zu unterscheiden. Auf Stimuli reagieren sie jedoch unterschiedlich.
Und so könnte eine Verschlüsselung aussehen: Ein „Code-Wörterbuch“ wird erstellt, bei dem jeder Buchstabe des Alphabets durch eine Matrix aus 2x2 Punkten in einer bestimmten Anordnung der drei unterschiedlichen Perowskite codiert und gedruckt wird. Das ergibt Zufallsvarianten von etwa 1047 für die möglichen Muster, zu viel, um die Codierung selbst mit dem schnellsten Supercomputer zu knacken.
Die Entschlüsselung erfolgt durch eine Kombination drei verschiedener „Schlüssel“: Bestimmung der Lumineszenz der einzelnen Punktmuster unter UV-Licht, bei Kühlung mit flüssigem Stickstoff und unter Schmalbandfilterung, wobei nur ein kleiner Wellenlängenbereich vom Filter durchgelassen wird. Unter gleichzeitiger Anwendung von Schlüssel 1 und 2 leuchten Punkte aus Perowskit 1 und 2 grün, Punkte aus Perowskit 3 dagegen gelb. Wird zusätzlich Schlüssel 3 angewendet, leuchten nun Punkte aus Perowskit 1 und 3 grün, werden Punkte aus Perowskit 2 dagegen unsichtbar. Zusammen ergibt sich das korrekte Muster, das dann mit dem Code-Wörterbuch in Buchstaben zurückübersetzt werden kann.
Alternativ können Buchstaben und andere Zeichen in 8-Bit-ASCII-Codes übertragen werden, die dann in Form von 2-Bit-Codes verschlüsselt werden. Dazu werden die vier möglichen Kombinationen aus 0 und 1 (00, 01, 10, 11) als zufällig ausgewählte 3x3-Punkte-Matrix codiert. Die echten Muster werden in einer großen Menge unechter, nicht zuordenbarer Muster versteckt. Die Entschlüsselung erfolgt wieder mit dem Dreifachschlüssel. Per Computer können dann die falschen Punktmuster effektiv entfernt und die verbleibenden 2-Bit-Codes zu 8-Bit-ASCII-Codes zusammengesetzt und in Zeichen rückübersetzt werden.
Der Ansatz auf Basis der verschiedenen leuchtenden Perowskite in Kombination mit dem einfach anwendbaren Dreifachschlüssel und den Punktmatrix-Musterszenarien eröffnet neue Wege zu einer verbesserten Informationssicherheit bei gleichzeitig rascher, effizienter Entschlüsselung.
Wiley-VCH / RK
Weitere Infos
- Originalveröffentlichung
Z. Chen et al.: High-Security and High-Efficiency Information Encryption/Decryption Based on 2D Hybrid Organic–Inorganic Perovskites via Delicate Organic-Cation Engineering, Ang. Chem., online 6. Mai 2025; DOI: 10.1002/ange.202504327 - Dept. of Chemical Physics, University of Science and Technology of China, Hefei, China
