El calor también puede hablar: la física que permite esconder datos en el infrarrojo

TECNOLOGÍA Y SOCIEDAD.

Lo que normalmente se considera simple ruido térmico puede convertirse en un soporte discreto para transmitir información.

Un microemisor ‘susurra’ datos en el infrarrojo: esconde bits en pequeñas oscilaciones de calor que se confunden con el resplandor térmico de fondo. / IA/T21

Una nueva tecnología convierte la radiación infrarroja de fondo en un canal de comunicación oculto: modula el calor emitido por un dispositivo para enviar datos sin que una cámara térmica convencional detecte que hay una transmisión en marcha.

En las comunicaciones seguras solemos pensar en contraseñas, cifrado y claves imposibles de descifrar. Pero hay una posibilidad todavía más discreta: que el mensaje no solo sea ilegible para un tercero, sino que ni siquiera parezca existir. Eso es lo que plantea una investigación publicada en Light: Science & Applications: aprovechar el calor que emiten los objetos para transmitir información sin dejar una señal visible para los sistemas habituales de observación.

La propuesta parte de una idea aparentemente simple. Todo cuerpo a temperatura ambiente emite radiación infrarroja, una especie de resplandor térmico continuo que forma parte del fondo del mundo físico. Los autores convierten ese fondo en canal de comunicación: introducen la información dentro de fluctuaciones tan discretas que, para un observador corriente, el sistema parece no hacer nada.

En la comunicación óptica convencional, enviar datos suele equivaler a emitir más luz o menos luz según el bit que toque. Aquí la lógica cambia. El dispositivo puede emitir más radiación infrarroja de la normal o, al contrario, menos de la que le correspondería por su temperatura. Cuando esos dos estados se equilibran bien, el resultado medio se confunde con el calor de fondo. Un detector lento solo ve una superficie térmicamente estable; uno rápido, en cambio, sí alcanza a leer el mensaje escondido en ese temblor invisible.

Esquema de la tecnología que permite enviar información a través del calor. / IA/T21

Mensaje oculto.

El experimento se realiza con diodos de HgCdTe, un material que trabaja en el infrarrojo medio, alrededor de 6 y 10 micras, en regiones del espectro donde la atmósfera deja pasar relativamente bien la radiación. Bajo una polarización, el diodo emite más fotones infrarrojos; bajo la polarización opuesta, emite menos de los que tendría en equilibrio, un efecto conocido como luminiscencia negativa. La clave está en combinar ambos estados con la intensidad justa para que, al promediarlos en el tiempo, el dispositivo no destaque frente a un diodo inactivo. En otras palabras: transmite sin delatarse.

Resultado comprobado: el sistema alcanza tasas de unos 100 kilobits por segundo y modulaciones del orden del megahercio sin que una cámara térmica lenta distinga nada anómalo respecto al fondo. Si el diodo se fuerza solo en el modo brillante o solo en el oscuro, la cámara ve enseguida que algo cambia. Pero cuando ambos estados alternan con suficiente rapidez, la imagen se aplana y la señal desaparece de la vista. Al mismo tiempo, un fotodetector rápido sí registra una secuencia de bits pseudoaleatoria que, en un sistema real, podría equivaler a cualquier mensaje digital.

Límites tecnológicos.

Hoy el principal freno se encuentra en la tecnología disponible. En el montaje empleado, la respuesta empieza a caer a partir de unos pocos megahercios, en parte por las limitaciones de los detectores y de la electrónica usada en la prueba. Aun así, el margen de avance es notable: el propio artículo recuerda que ya existen fotodetectores comerciales de infrarrojo medio que operan a gigahercios, muy por encima de lo demostrado aquí.

Ahí entran en juego materiales como el fósforo negro o el grafeno. En este último caso, la capacidad de calentar y enfriar electrones con gran rapidez, sin tener que arrastrar todo el cristal, apunta a velocidades de modulación de cientos de gigahercios o incluso más. Eso sugiere que la aplicación práctica de esta tecnología es plausible si la ingeniería acompaña a la física.

También importa hacia dónde se envía la señal. Para que una comunicación de este tipo resulte útil hay que dirigirla bien. Las metasuperficies y metalentes en el infrarrojo medio permiten precisamente eso, moldeando la radiación térmica para lanzarla en haces más estrechos y en bandas espectrales concretas. Con ello mejora el alcance, crece la eficiencia y se abre además la posibilidad de usar varios canales al mismo tiempo, algo especialmente relevante para futuras aplicaciones en redes críticas, enlaces entre satélites o sistemas militares de baja detectabilidad.

Cuestión de entorno.

Hay que tener en cuenta, no obstante, que el entorno decide buena parte del juego. En la Tierra, la atmósfera solo deja pasar bien esta radiación en ciertas ventanas, de modo que la distancia y las condiciones meteorológicas cuentan mucho. En el espacio esa barrera desaparece, aunque surge otra exigencia: dirigir el haz con enorme precisión en enlaces entre satélites.

Los autores apuntan además a una vía especialmente sugerente: integrar estos emisores en fibras ópticas de infrarrojo medio. Si eso llega a desarrollarse, una línea aparentemente normal podría transportar, al mismo tiempo, tráfico convencional y una comunicación encubierta confundida con el ruido térmico. El mensaje ya no viajaría como un destello reconocible, sino oculto dentro del propio calor de la emisión.

Por: Eduardo Martínez de la Fe / T21.

Sitio Fuente: Levante / Tendencias21