사물인터넷(Internet of Things, IoT)의 급속한 확장은 IoT 기기의 안전한 식별 및 인증에 관한 우려를 크게 높였다. 물리적 unclonable function(PUF) 기반 위조방지 암호는 유망함을 보이지만, 자원 제약이 있는 PUF 장치로 다중인증(Multi-Factor Authentication, MFA) 시스템을 구현하는 일은 여전히 중요한 과제로 남아 있다. 본 연구에서는 다중 색상 양자점(multi-color quantum dots, mQDs)으로 제작된 기계학습 공격에 내성을 갖는 다차원 부호화 광학 PUF를, 위조방지 MFA에 활용하기 위해 시연한다. 나노임프린트 리소그래피로 제작된 주기적 나노구조 내에 무작위로 분포된 mQDs는 자외선(UV) 빛이 단지 조사될 때 공간적으로 혼돈스럽고 예측 불가능한 다중 보안 키를 생성한다. 광발광(photoluminescence) 측정 결과, mQD 발광이 불규칙하게 나타났으며, 무질서 분포로 인해 Förster 공명 에너지 전달이 유도되어 예측 불가능한 색 패턴이 형성됨을 확인하였다. 본 PUF에 의해 유도된 다중 키는 균일성(uniformity), 고유성(uniqueness), 상관계수(correlation factor), 엔트로피(entropy) 및 기계학습 공격에 대한 내성과 같은 고급 PUF 지표를 통해 검증하였다. 또한 mQDs 기반 광학 PUF를 사용하여 IoT 응용을 위한 MFA 시스템과 암호화 프로토콜의 효율적인 구현을 추가로 시연한다. 물리적 unclonable function(PUF)을 갖는 재료 시스템은 안전한 인증을 위해 필요하다. 여기서는 다중 색상 양자점으로 제작된 다차원 부호화 광학 PUF를 다중인증을 위해 시연한다.

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