秘密を色で暗号化する「クロモ・エンクリプション」方式(Chromo-encryption method encodes secrets with color)

◆EPFLの研究者は、テクノロジーとアートを融合させた新しいセキュリティのアプローチとして、銀のナノ構造と偏光を組み合わせて、メッセージを暗号化するためのさまざまな鮮やかな色を作り出すことに成功しました。
◆EPFL工学部のナノフォトニクス・計測学研究室長として長年ナノ構造の光学を研究してきたオリビエ・マルタンにとって、暗号技術は新しい分野のようなものである。しかし、マイクロナノテクノロジーセンターと共同で新しい銀ナノ構造を開発した後、マルタン教授と博士課程の学生ワン・シャンチュウは、これらのナノ構造が偏光に対して予想外の反応を示すことに気づいた。
◆偏光した光を特定の方向からナノ構造体に当てると、鮮やかで識別しやすい色が反射されることがわかったのだ。この色に番号を付けると、電子通信の標準コードであるASCII（American Standard Code for Information Interchange）で文字を表現することができる。また、秘密のメッセージを暗号化するために、0、1、2、3という数字を使った4元符号（一般に使われる0と1の2進法ではなく）を適用した。その結果、色の組み合わせで構成される4桁の文字列が、メッセージの暗号化に利用できるようになり、「クロモ・エンクリプション」という方式が誕生した。
◆例えば、オレンジ、黄、赤、白の色列は、それぞれ1、0、2、0という数字を表し、この数字列が「Hello！」という秘密のテストメッセージの文字「H」をコード化しているのである。
◆「つまり、同じ数字（0、1、2、3）でも違う色で表現される可能性があるのです。これは、正しいコード列を推測できる可能性が小さくなるため、暗号化システムの安全性がさらに高まることを意味します」とマーティンは説明する。この研究室の成果は、『Advanced Optical Materials』誌に掲載されたばかりである。
◆この新しい方法の核心は、銀ナノ構造が偏光に対してユニークな反応を示すことにある。研究者らは、まず、ナノ構造の長さと位置を変えることで、さまざまな色合いを作り出すことに成功した。次に、ナノ構造体に偏光を照射し、光波を制御された方向（垂直、水平、斜め）に振動させた。偏光方向によって、ナノ構造から反射される光は、くすんだ色から鮮やかな色へと変化し、しっかりとした色が得られた。
◆偏光方向が異なると、無意味なメッセージに対応する一連の色が表示されるのである。このナノ構造体は、驚いたことに、励起光とは異なる方向に偏光を反射する、いわゆるキラル応答を示したのです」とマーティンは説明する。対称的な銀ナノ構造でこの性質が見られるとは予想されていなかった。
◆研究者らは、メッセージの暗号化に加えて、この方法を用いて絵画（この場合はピカソの「地中海の風景」）をナノメートル単位で再現できることを実証した。これは、デジタル複製画の画素を銀のナノ構造で置き換えたものである。このナノ絵画に、正しい方向に偏光した光を当てると、クロモ・エンクリプションと同じように、絵画が浮かび上がるのである。
◆マーティンは、ナノテクノロジーと人間の視覚を組み合わせたこの手法は、芸術的な応用と、より安全な紙幣などの暗号化技術の両方に多くの可能性を持っていると考えていると言います。
◆「ナノマテリアルと色は、ハイテクと芸術の交差点にあり、私はそれをとても魅力的に感じています。ナノ構造体を使えば、非常に小さな面積に大量の情報を書き込むことができるので、情報密度が非常に高くなる可能性があります。同時に、コンピュータではなく、人間の肉眼で読み解くことができる暗号化のアプローチが有利に働く可能性があります。”