У Швейцарії розробили новий метод молекулярного тестування, який допомагає довести справжність творів мистецтва. Інновація також здатна захистити паролі від зламування квантовими комп’ютерами.
Суть нового підходу полягає в тому, що дані не обробляються за допомогою арифметичних операцій, а зберігаються у вигляді послідовності будівельних блоків ДНК. Про це повідомили у Швейцарській вищій технічній школі Цюриха (Eidgenossische Technische Hochschule Zurich, ETH Zurich).
ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) – довга і складна молекула, упакована всередині ядра клітини. ДНК складається зі структурних повторюваних елементів – нуклеотидів. Вони бувають чотирьох видів: аденін, гуанін, тимін, цитозин. Нуклеотиди шикуються у два ланцюжки, які закручені різноспрямовано один до одного й утворюють подвійну спіраль. На кожен виток спіралі припадає десять пар основ. У такому вигляді зберігається генетичний матеріал абсолютно всіх живих організмів.
Експерти з безпеки, пояснюють в ETH Zurich, побоюються настання Q-Day – дня, коли квантові комп’ютери стануть настільки потужними, що зможуть зламувати сьогоднішні паролі. Зараз перевірки паролів засновані на односторонніх криптографічних функціях, які обчислюють вихідне значення на основі вхідного значення. Це дає змогу перевірити вірогідність шифру, не розкриваючи його. Одностороння функція перетворює пароль на вихідне значення, яке можна використовувати, наприклад, для перевірки його дійсності в онлайн-банку. Особливістю односторонніх функцій є те, що вхідне значення, тобто пароль, не може бути обчислено з вихідного значення. Однак із появою квантових комп’ютерів цей зворотний розрахунок у майбутньому може стати простішим.
Дослідники з ETH Zurich пропонують іншу односторонню криптографічну функцію, яка залишиться безпечною для атак квантових комп’ютерів. Так можна захистити від підробки в тому числі твори мистецтва.
Як це працює
Нова біохімічна одностороння функція заснована на пулі зі 100 млн різних молекул ДНК. Кожна клітина містить дві секції з випадковою послідовністю будівельних блоків ДНК: одну секцію для вхідного значення й одну – для вихідного значення. У пулі є кілька сотень ідентичних копій кожної з цих молекул ДНК. Той, хто володіє таким набором ДНК, володіє і замком системи безпеки. Використовуючи полімеразну ланцюгову реакцію (ПЛР), можна перевірити ключ або вхідне значення – коротку послідовність будівельних блоків ДНК. Під час ПЛР цей ключ шукає молекулу зі збіжним вхідним значенням у пулі із сотень мільйонів молекул ДНК, а потім ПЛР множить вихідне значення, що належить тій самій молекулі. Вихідне значення стає читабельним за допомогою секвенування ДНК.
На перший погляд, принцип здається складним, проте «виробляти молекули ДНК із вбудованою випадковістю легко і дешево», заявив керівник дослідження, професор кафедри хімії та прикладних біологічних наук ETH Zurich Роберт Грасс.
Про захист творів мистецтва
Наприклад, якщо є десять копій зображення, художник може позначити їх пулом із шифром: підмішати ДНК у фарбу, розпорошити її на твір або обробити певну ділянку полотна. Якщо пізніше кілька власників захочуть підтвердити справжність цих творів мистецтва, вони можуть об’єднати зусилля, узгодити ключ (тобто вхідне значення) і провести тест ДНК. Якщо тест у всіх випадках видає одне й те саме вихідне значення, усі протестовані копії є справжніми.
Технологію можна застосувати й для перевірки постачання товарів або сировини – наприклад, в авіаційній промисловості відстежити оригінальність компонентів під час складання машин. Метод стане в пригоді для визначення автентичності оригінальних ліків або косметики.