Micro Mirage: onderzoekers maken 's werelds kleinste QR-code

Onderzoekers fabriceren de kleinste QR-code ter wereld, onzichtbaar voor het blote oog en alleen zichtbaar door een infraroodcameralens.

Ja, dat lees je goed. De bekende, steeds evoluerende QR-code schakelt over naar de stealth-modus.

Onderzoekers van de Pennsylvania State University (PSU) en Carnegie Mellon University (CMU) hebben hun krachten gebundeld om een verkleinde, microscopische versie van een QR-code te ontwikkelen als een soort raamwerk om te bewijzen dat deze nieuwe technologie werkt.

Wat kan een infrarood QR-code doen? Laten we ons verdiepen in deze fascinerende creatie en onderzoeken hoe deze de optische beveiligingsmaatregelen kan verbeteren, informatie kan beschermen en infraroodbewaking kan verfijnen.

's Werelds kleinste QR-code geïnspireerd op sprinkhanen

Een insect (Graphocephala coccinea) de grootte van een rijstkorrel verlegt de grenzen van bio-geïnspireerdnanotechnologie met zijn speciale camouflerende eigenschappen. 

“Onze medewerkers kwamen naar ons toe met brochosomen – een ‘magische’ structuur die sprinkhanen produceren om een manteleffect te creëren om zich te verbergen voor roofdieren”, zegt Sheng Shen, hoogleraar werktuigbouwkunde aan de CMU.

“We wilden de optische beperkingen van brochosomen begrijpen, om te zien wat we er nog meer mee konden doen.”

De QR-code die ze hebben gemaakt door de nanoschaalstructuren van een sprinkhaan na te bootsen, meet minder dan twee procent van een inch, waardoor het de kleinste QR-code tot nu toe is.

Deze structuren, bekend als brochosomen, lijken op voetballen met holtes die licht absorberen in plaats van het te reflecteren op externe vormen, waarvan biologen vermoeden dat sprinkhanen het vermogen hebben om op te gaan in hun omgeving.

Het team van onderzoekers heeft een simulatie uitgevoerd voor twee varianten van de structuur: één met holtes of gaten voor lichtabsorptie en één zonder.

“Er bestaat een fundamentele wet in de natuurkunde die zegt dat als een structuur energie goed absorbeert, deze een gelijke hoeveelheid energie kan uitstralen”, zegt Zhuo Li, een Ph.D. kandidaat bij CMU.

“We realiseerden ons al snel dat als we beide structuren samenvoegden, de ene meer energie zou uitstoten dan de andere. Dat zou ervoor zorgen dat de ene helderder lijkt op een infraroodcamera dan de andere.”

Van pixels naar een leesbare QR-code 

Binnenkomt de verzonnen micro-QR-code. 

Met een geavanceerde 3D-printtechniek konden de onderzoekers manipuleren welke structuur op nanoschaal met of zonder gaten zou worden afgedrukt, en zo konden ze de microscopische QR-code maken.

“Met deze technologie vervormen we uiteindelijk de thermische signatuur van een object”, zegt Li. “Wij hebben de macht om te verhullen hoe objecten op een infraroodcamera worden weergegeven.”

“Hypothetisch gezien zouden we, als we de brochosoompixels dienovereenkomstig zouden plaatsen, een patrouillewagen kunnen schilderen die voor de infraroodbeveiliging als een bestelwagen zou verschijnen.”

Wat betekent dit voor optische beveiliging en gegevensversleuteling?

Ten eerste voegt het samenvoegen van QR-code en infraroodtechnologieën een extra beveiligingslaag toe, zorgt voor compatibiliteit met nachtzicht en is moeilijk te repliceren of te vervalsen in vergelijking met een gewone QR-code.

Het schalen van de code

Betekent dit dat gewone QR-codes van standaardformaat niet zo veilig zijn als deze nieuwe minuscule infraroodcodes? Helemaal niet.

Beveiliging met QR-code hangt voornamelijk af van de QR-codegenerator waarmee u wilt werken. 

Zoek er een met een Secure Sockets Layer (SSL)-certificaat en die volledig voldoet aan de algemene verordening gegevensbescherming (AVG) van de EU, de California Consumer Privacy Act (CCPA) en ISO 27001, zoalsQR TIJGER een geavanceerde QR-codemaker. 

Deze generator heeft voor iedereen een QR-code, of u nu een postkantoor beheert, productverpakkingen ontwikkelt of een indrukwekkend digitaal visitekaartje nodig heeft. Een vuistregel waarmee u rekening moet houden: hoe meer informatie er wordt gecodeerd, hoe kleiner de punten in uw QR-code worden.

En hoe kleiner de stippen, hoe moeilijker het voor uw apparaat is om deze te lezen. Als dat het geval is, raden we aan om hiervoor te kiezendynamische QR-codesin tegenstelling totstatische QR-codes. 

Een ander ding om in gedachten te houden is afstand. Hoe verder uw QR-code wordt geplaatst, bijvoorbeeld op een reclamebord, hoe groter uw QR-code moet zijn, zodat passerende mensen deze zonder problemen kunnen scannen.

De verschuiving van camouflage naar encryptie 

“We hebben infrarood licht genomen en het van een energiedrager in een informatiedrager veranderd”, zegt Shen Sheng, en we denken dat dit nog maar het begin is van deze opwindende nieuwe technologie.

Sheng en zijn team hebben, door de vindingrijkheid van de natuur na te bootsen, de ingewikkelde structuren van sprinkhanen overgenomen en zich deze eigen gemaakt, waardoor de basis werd gelegd voor toekomstige wetenschappers om een nieuw tijdperk van gegevensbeveiliging en het delen van informatie te verwelkomen.

En hoewel infraroodinformatiedragers nog steeds een opkomende technologie zijn, zijn de implicaties in de praktijk enorm. Denk aan geheime operaties, verbeterde infraroodbewaking en zelfs versterkte maatregelen tegen vervalsing.

Vooral op het gebied van infraroodbewaking kunnen microscopisch kleine QR-codes worden ingebed in objecten, gebouwen of zelfs kleding, waardoor deuren worden geopend naar een schat aan gecodeerde informatie die alleen toegankelijk is voor geautoriseerde personen.

Er kleven uiteraard uitdagingen aan deze technologie, zoals de beschikbaarheid van lezers en omgevingsfactoren, hoewel de toekomst van in infrarood leesbare QR-codes onmiskenbaar rooskleurig is.