在當今全球化和連網的世界中,驗證物件和人的能力正成為攸關安全的業務,無論是就個人、社會和國家等各層級來說都是如此。物件驗證不可或缺,特別是在購買貴重物品時。證明物品的真實性讓買家和賣家均可獲益,並確保顧客付費收到的物品相同但不是複製的。此外,對於承受手機、SIM卡、信用卡以及類似裝置被仿冒的風險等相關業務來說也格外重要。

有時,物件的擁有人可直接透過護照、ID與類似的證件直接進行驗證。但目前的趨勢則是採用生物認證,例如指紋、虹膜辨識等。證件主要用於控制進入高度安全限制區域,指紋辨識則多半用於存取個人裝置,例如智慧型手機。

然而,驗證策略並不是毫無破綻的,物件可以被複製,卡片也經常被盜刷,甚至有了指紋辨識也一樣遭竊。指紋被複製最近還上了新聞頭條,暴露出採用這一途徑的風險:人們無法讓指紋無效,也沒辦法更新,因而遭竊的指紋仍然持續成為永無止境的威脅。

從這個觀點來看,一種更具吸引力的解決方案必須是無法複製的非生物性標記,這是一種在身體中的獨特元素,而且十分豐富。為了能實現商用量產,這種獨特的標記還必須大幅降低量產成本。這些特性導引了實體不可複製(PUF)的功能,能以獨特的方式回應不同類型的實體輸入。例如,能以無法預測的方向散射光線或在照明時揮灑不同的色彩,以隨機狀態因應未知的延遲加以反應。PUF如今已存在於微晶片中,確保晶片元件來自於授權的工廠。此外,光學PUF還可因應光輸入發生反應,並可由相機進行擷取,以驗證貴重的物品。

因此,在盧森堡大學物理學與材料科學研究所(PhyMS)、安全與信任研究中心(SnT)的跨學科合作下,研究人員們根據膽固醇液晶球體的特殊光學元件提出了一種新型的PUF方法。

研究人員利用微球體中瞻固醇液晶材料的屬性和相互作用,產生獨特的反射圖案。

由於這種液晶類型的特徵具有自組裝的週期性結構,可使微球體反映出特定的顏色,並且表現出如蝴蝶翅膀和孔雀羽毛的相同方式。

透過微流體微機電系統(MEMS),使其能夠準備大量單一分佈的液滴或膽固醇液晶外層。研究人員並觀察到,在這種液滴光子組件相互作用導致的多色圖案是可加以調諧的。這種膽固醇液晶球體的組合因具有獨特的光學特徵,實際上並不可能複製,而企圖篡改其排序則可能毀損其結構。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Liquid crystal droplets used for PUF security,by Peter Clarke)