Forskare lagrade data i den kemiska strukturen av en polymer, blandade den i bläcket i ett personligt brev, skickade det och kunde hämta en komplex krypteringsnyckel och dekryptera en kopia av The Wonderful Wizard of Oz. Kredit:University of Texas i Austin
Föreställ dig att kunna gömma ett extremt komplext krypteringslösenord eller detaljerad finansiell information för en organisation i bläckets kemiska struktur. Det kan låta som något ur en spionfilm, men forskare vid University of Texas i Austin och University of Massachusetts Lowell visade nyligen att det var möjligt.
I en artikel som publicerades idag i tidskriften ACS Central Science , beskrev forskare hur de kunde ta en 256-bitars krypteringsnyckel och koda den till ett plastliknande material som de syntetiserade i labbet, vilket resulterade i ett nytt lagringsmedium för att kryptera en stor datamängd.
"När det kommer till informationslagring letar vi efter sätt att lagra data på minsta möjliga utrymme och i ett format som är hållbart och läsbart", säger Eric Anslyn, kemiprofessor vid UT Austin och motsvarande författare på tidningen.
För att bevisa sin teknik för att lagra data, krypterade Anslyn, i samarbete med UMass Lowells James Reuther och andra forskare, en kopia av The Wonderful Wizard of Oz av L. Frank Baum. 256-bitars krypteringsnyckeln är praktiskt taget omöjlig att bryta av även de snabbaste datorerna. Det lagrades i ett material, kallat en sekvensdefinierad polymer, som består av en lång kedja av monomerer. Varje monomer motsvarar en av 16 symboler och med sin nyutvecklade teknik kunde forskarna koda de 256 informationsbitarna som skulle läsas i rätt sekvens.
En robotmaskin i Anslyns labb skapade polymermaterialet med hjälp av kommersiellt tillgängliga aminosyror. Den färdiga polymeren blandades i bläcket i ett personligt brev i Texas, postades till en tredje part i Massachusetts och extraherades sedan och analyserades med hjälp av en vätskekromatografimasspektrometer. Analysen avslöjade krypteringsnyckeln, som dekrypterade boken – allt vid första försöket.
Det finns många potentiella tillämpningar för att lagra data i ett plastliknande material. Som en era av kvantberäkningsmetoder, skapar kvantdatorers förmåga att potentiellt bryta standard 8-bitars lösenord på några sekunder behovet av nya, mer komplexa krypteringsmetoder. Den nya innovationen skapar möjligheten att ha en nyckel gömd i molekylstrukturen på en sedel, en nyckelring eller ett halsband.
Samtidigt, med enorma mängder digital data som driver behovet av datacenter som tar en vägtull på miljön och bidrar till klimatförändringar, anses nya alternativ för datalagring vara kritiska.
"Detta är första gången så mycket information har lagrats i en polymer av den här typen," sa Anslyn, som indikerade att det signalerade "ett revolutionerande vetenskapligt framsteg inom området för lagring av molekylär data och kryptografi."
Ett annat UT Austin-labb använde DNA för att koda Baums bok i syntetiskt DNA, med hjälp av de fyra kemiska baserna:adenin (A), guanin (G), cytosin (C) och tymin (T), i ett system med fyra symboler. Den nya tekniken har 16 symboler, vilket gör informationslagringsdensiteten mycket högre.
"Tänk på det. All information som krävs för att göra en människa lagras i en av dina celler," sa Anslyn. "Och det görs med fyra symboler. Den här har 16 att arbeta med."
Samuel Dahlhauser, Christopher Wight, Sarah Moor, Phuoc Ngo, Jordan York, Marissa Vera, Kristin Blake och Ian Riddington från UT Austin och Randall Scanga från University of Massachusetts Lowell bidrog alla till forskningen. + Utforska vidare
