新研究推进混沌加密技术在安全通信中的应用

一项由巴黎电信和米兰理工大学（Politecnico di Milano）的研究人员领导的研究探索了在恶劣环境中使用基于混沌的加密技术进行安全快速通信。

一种新的光学接收器正在开发中，用于恢复受大气湍流扭曲的自由空间光链路中的混沌信号。该接收器使用嵌入在可编程光子芯片中的光学微天线系统进行实时反应，确保在具有挑战性的大气条件下信号的完整性。

基于混沌的通信背后的概念包括将秘密信息编码成看起来复杂而不稳定的光信号，使其几乎不可能被解读。然而，当这些信号通过空气传输时，大气湍流会扭曲信号，危及其安全性。

这项研究提供了一个解决方案：新的接收器设计结合了光学微天线，充当“智能眼睛”，从多个角度捕捉光线。光子芯片实时自校正，将碎片化信号重构为可靠、安全的混沌信息。

结果表明，即使在恶劣的天气条件下，如下雨、刮风或污染，信号也可以完全恢复。

“混沌是一个鲁棒系统，但只有在其固有性质完全保留的情况下才能用于密码系统。大气湍流降低了光信号，显然破坏了混沌的特性，使其难以维持安全可靠的通信。通过我们的方法，我们不仅减轻了乱流的影响，我们还完全恢复了光的混沌和它固有的复杂性。”

--Sara Zaminga，研究作者兼博士研究生，巴黎理工学院LTCI t2013.com Paris

来自米兰理工大学电子、信息和生物工程系的andrsamas Martínez是这项研究的合著者，他解释说：“这个解决方案的特别之处在于它的实时适应能力。我们的接收器会自动调整以适应湍流量的变化，确保一个稳定和安全的通信通道，而无需人工干扰。”

这项创新的意义在于它能够克服一个长期存在的挑战。基于混沌的系统由于其不可预测的性质提供了固有的安全性，但大气湍流先前阻碍了光学无线通信的有效性。

这一进步具有深远的意义。它提供了一种可靠的方法，即使在恶劣的环境条件下也能安全地传输机密信息。

“在偏远地区或紧急地区，传统网络失效的地方，基于混乱的抗湍流系统可以在最需要的时候提供安全连接。”--Francesco Morichetti，米兰理工大学光子器件实验室主任

该研究由下一代欧盟国家恢复和弹性计划（PNRR）、“未来电信”合作伙伴关系（PE00000001 -“RESTART”计划、“Rigoletto”结构项目和“HePIC”目标项目）、军事指导（DGA）、欧洲航空航天研究与发展办公室（FA8655-22-1-7032）和光子学主席资助。该项目还涉及米兰理工大学的微纳米制造设施Polifab。