Pesquisadores apresentaram um dispositivo semicondutor capaz de gerar números aleatórios verdadeiros a partir de interações caóticas entre luz e nanomateriais, criando marcas d’água impossíveis de copiar que revelam alterações em fotografias feitas por sistemas de inteligência artificial. O estudo foi publicado em 2 de fevereiro de 2026 na revista Advanced Materials.
O equipamento, batizado de photospike-based true random number generator (PS-TRNG), utiliza uma heteroestrutura de óxidos composta por nanostruturas de vanadato de cobre (CuV2O6) e pontos quânticos de dióxido de estanho (SnO2) sobre substrato de silício tipo n, coberto por eletrodo de PEDOT:PSS. Ele opera sem alimentação externa: basta iluminar o chip com luz vermelha de 660 nm, pulsada a 50 Hz e 0,53 mW/cm², para que elétrons sejam excitados e presos aleatoriamente em defeitos de superfície, produzindo picos de fotocorrente imprevisíveis.
A corrente resultante é digitalizada em valores ternários. Correntes inferiores a 187,5 nA são registradas como “0”, superiores a 91,8 nA como “2” e as intermediárias como “1”. O uso de três estados aumenta a densidade de informação: um PIN ternário de quatro dígitos tem probabilidade de acerto de 1,2%, contra 6,25% no sistema binário tradicional.
Qualidade da aleatoriedade
Mais de 10 mil saídas foram avaliadas; cada estado apareceu em aproximadamente 33,3% dos casos, e a entropia média alcançou 1,552 bits por trit (máximo teórico de 1,585). Todos os 15 testes estatísticos do NIST foram aprovados com valores p acima de 0,01, enquanto um controlador pseudoaleatório de referência falhou em quatro ensaios.
Dois chips idênticos iluminados nas mesmas condições geraram sequências sem correlação, indicando que o comportamento randômico decorre dos defeitos internos de cada dispositivo. Em escala, oito unidades paralelas atingiram 156,15 trits por segundo; individualmente, o rendimento é de 11,89 bits/s.
Marcas d’água físicas contra manipulação
Os números aleatórios foram integrados a um sistema de esteganografia que esconde dois trits nos dois bits menos significativos de cada pixel. Como a sequência vem de um hardware fisicamente inimitável, a marca d’água torna-se impossível de reproduzir por falsificadores.
Imagem: turning light into unforgeable watermark
Em testes, modificações sutis criadas por IA — como mudança de penteado ou inclusão de pequenos objetos — foram detectadas pixel a pixel. A solução também serviu para gerar chaves AES em um aplicativo móvel, criptografando e descriptografando imagens sem perda.
Estabilidade e limitações
O PS-TRNG manteve desempenho estável por 2 milhões de ciclos e 460 dias, resistindo a variações de temperatura, umidade, vibração mecânica e comprimentos de onda do vermelho ao ultravioleta. Entre os desafios, estão a taxa de bits ainda modesta e a perda da marca d’água em compressão com perdas, problema que os autores pretendem contornar com técnicas de inserção no domínio de frequência.
A compatibilidade do chip com sensores de imagem pode permitir câmeras que autentiquem fotos no momento do disparo, além de fornecer chaves seguras para dispositivos de Internet das Coisas e funções de autenticação fisicamente incontornáveis.
Com informações de Nanowerk
