创新背景
如今,随着量子计算时代的临近,量子计算机在几秒钟内就可能破解标准8位密码,这就催生了对更新、更复杂的加密方法的需求。
创新过程
得克萨斯州大学奥斯汀分校(UT-Austin)的研究团队在ACS Central Science杂志上发表了一篇题为《使用同时测序、序列定义的寡聚氨基甲酸酯混合物的分子加密和隐写术》的研究论文。研究团队采用256位加密密钥,并将其编码为一种类似塑料的材料——寡聚氨基甲酸酯(oligourethane),得到了一种能够加密大型数据集的新存储介质。
研究团队设计了16种不同的氨基甲酸酯单体,将它们分别与十六进制的16种字符(0~9,A-F)对应起来。每个十六进制字符占4位(bit),因此,每个单体提供4位的存储密度。随后,研究团队用这16种单体合成8种长度相同、序列不同的寡聚物,每个寡聚物总长10个单体,其中8个带编码信息。将它们混合加入墨水中,如此一来,从墨水中提取出这些寡聚物并进行测序,就能获得8(8种单体)×8(8种寡聚物)×4(4位存储密度)=256(位)信息。
此外,研究团队还用同位素标签使每个寡聚物能够更好地彼此区分,因此,即使是含有多达96个特定分子的混合物,也可以进行序列解读。
通过这种方法, Anslyn实验室加密了L. Frank Baum《绿野仙踪》的全文文本。首先,实验室中的一台机器人利用市售氨基酸原料合成了8种寡聚物“分子密码”;之后将“分子密码”混合物溶解在异丙醇中,并与甘油和烟灰结合,制成可写油墨;再将“墨水”放入空圆珠笔,用它手写一封信,从德克萨斯州的奥斯汀邮寄到马萨诸塞州的洛厄尔,在合作者Reuther的实验室进行提取、测序和解密。借助液相色谱质谱仪和一组仪器指令,合作者在第一次尝试中便能够正确地解读出这个256位的加密密钥,并用该密钥解密了这本书。
创新价值
研究团队采用256位加密密钥,并将其编码为一种类似塑料的材料——寡聚氨基甲酸酯(oligourethane),得到了一种能够加密大型数据集的新存储介质。这种“分子密码”的出现创造了一种可能性——将密钥隐藏在各式物品的分子结构中,不仅仅是墨水,也可能是纸张、项链、钥匙扣等等。同时,这也是首次将如此多的信息存储在这种类型的聚合物中,它标志着分子数据存储和密码学领域的革命性科学进步。
智能推荐
细胞学创新 | 新型化学技术可将荧光标记物添加到单个细胞中
2022-10-09研究人员开发了一种新的化学技术,可以将更广泛的荧光标记添加到单个细胞中,而在此过程中不会损坏细胞。
涉及学科涉及领域研究方向创新使用面包酵母制造抗癌药物
2022-09-05从自然界中已知的装配线入微生物细胞,并允许细胞产生一些这些复杂的化学物质,使用生物技术合成药物成分,有助于开发对人类健康至关重要的复杂化学的新方法。
涉及学科涉及领域研究方向创新研发“分子手术刀”清除细胞表面的无用蛋白质
2022-08-17斯坦福大学的化学家们开发了一种新的工具,可以将不需要的细胞表面蛋白质运送到它们死亡的地方。
涉及学科涉及领域研究方向植物研究者利用反向分子遗传学方式探究植物触摸信号的传导机制
2022-08-31通过探究植物触摸信号传导的路径确定植物机械应激反应的机制,有助于探索提高植物抗性和农业产量的方法,对现代农业有着重要影响。
涉及学科涉及领域研究方向