В Швейцарии разработали новый метод молекулярного тестирования, который помогает доказать подлинность произведений искусства. Инновация также способна защитить пароли от взламывания квантовыми компьютерами. Суть нового подхода заключается в том, что данные не обрабатываются с помощью арифметических операций, а сохраняются в виде последовательности строительных блоков ДНК. Об этом сообщили в Швейцарской высшей технической школе Цюриха (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, ETH Zürich).
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — длинная и сложная молекула, упакованная внутри ядра клетки. ДНК состоит из структурных повторяющихся элементов — нуклеотидов. Они бывают четырех видов: аденин, гуанин, тимин, цитозин. Нуклеотиды выстраиваются в две цепочки, которые закручены разнонаправленно друг к другу и образуют двойную спираль. На каждый виток спирали приходится десять пар оснований. В таком виде хранится генетический материал абсолютно всех живых организмов.
Эксперты по безопасности, поясняют в ETH Zürich, опасаются наступления Q-Day — дня, когда квантовые компьютеры станут настолько мощными, что смогут взламывать сегодняшние пароли. Сейчас проверки паролей основаны на односторонних криптографических функциях, которые вычисляют выходное значение на основе входного значения. Это позволяет проверить достоверность шифра, не раскрывая его. Односторонняя функция преобразует пароль в выходное значение, которое можно использовать, например, для проверки его действительности в онлайн-банке. Особенностью односторонних функций является то, что входное значение, то есть пароль, не может быть вычислено из выходного значения. Однако с появлением квантовых компьютеров этот обратный расчет в будущем может стать проще.
Исследователи из ETH Zurich предлагают иную одностороннюю криптографическую функцию, которая останется безопасной для атак квантовых компьютеров. Так можно защитить от подделки в том числе произведения искусства.
Как это работает
Новая биохимическая односторонняя функция основана на пуле из ста миллионов различных молекул ДНК. Каждая клетка содержит две секции со случайной последовательностью строительных блоков ДНК: одну секцию для входного значения и одну для выходного значения. В пуле имеется несколько сотен идентичных копий каждой из этих молекул ДНК. Тот, кто владеет таким набором ДНК, владеет и замком системы безопасности. Используя полимеразную цепную реакцию (ПЦР), можно проверить ключ или входное значение — короткую последовательность строительных блоков ДНК. Во время ПЦР этот ключ ищет молекулу с совпадающим входным значением в пуле из сотен миллионов молекул ДНК, а затем ПЦР умножает выходное значение, принадлежащее той же молекуле. Выходное значение становится читаемым с помощью секвенирования ДНК.
На первый взгляд принцип кажется сложным, однако «производить молекулы ДНК со встроенной случайностью легко и дешево», — заявил руководитель исследования, профессор кафедры химии и прикладных биологических наук ETH Zurich Роберт Грасс.
Про защиту произведений искусства
Например, если имеется десять копий изображения, художник может пометить их пулом с шифром: подмешать ДНК в краску, распылить ее на произведение или обработать определенный участок полотна. Если позже несколько владельцев захотят подтвердить подлинность этих произведений искусства, они могут объединить усилия, согласовать ключ (т. е. входное значение) и провести тест ДНК. Если тест во всех случаях выдает одно и то же выходное значение, все протестированные копии являются подлинными.
Технологию можно применить и для проверки поставок товаров или сырья, например, в авиационной промышленности отследить оригинальность компонентов при сборке машин. Метод пригодится для определения подлинности оригинальных лекарств или косметики.
Ранее во Франции придумали наноробота из молекул ДНК. Он пробирается по человеческим клеткам и исследует работу организма и помогает ученым лучше понимать клеточные процессы в организме, не видимые невооруженным глазом.
