De alomtegenwoordigheid van elektronische apparaten maakt het van essentieel belang om encryptie en anti-namaaktools te gebruiken om de privacy en veiligheid van gebruikers te beschermen. Met de groeiende uitbreiding van het internet der dingen, bescherming tegen aanvallen die de authenticiteit van producten schenden is steeds meer noodzakelijk. traditioneel, berichtbeveiliging is gebaseerd op verschillende systemen:wachtwoorden, digitale handtekeningen of encryptie. Deze cryptografie is gebaseerd op onbekende sleutels van een mogelijke aanvaller, maar helaas raken deze systemen verouderd omdat er nieuwe, meer invasieve aanvallen verschijnen:malware, API-aanvallen of fysieke hardware-aanvallen.

Terwijl kwantumcomputing langzaam vordert in de richting van het cryptografische paradigma, de zogenaamde fysiek niet-kloneerbare functies (PUF's) worden gepresenteerd als de keuze om unieke en effectieve identificatie te garanderen. Een PUF is een apparaat met unieke en niet-herhaalbare fysieke eigenschappen die kunnen worden vertaald in bruikbare stukjes informatie. Het idee om willekeurige fysieke kenmerken toe te passen om systemen of mensen te identificeren is niet nieuw:de identificatie van personen met behulp van de vingerafdruk dateert uit de 19e eeuw. Recenter, de identiteit van elektronische apparaten is vastgesteld met behulp van PUF's, die "elektronische vingerafdrukken" zijn van een geïntegreerde schakeling.

Authenticatie op basis van PUF's omvat een chip die is vervaardigd door intrinsiek willekeurige processen die klonen bijna onmogelijk maken, ook al zijn alle details van het productieproces bekend. De metingen van de verschillende fysieke eigenschappen van de PUF zijn afhankelijk van de eigenschappen van de chip op nanoschaal, vormen dus een zeer krachtige technologie voor de bestrijding van fraude en namaak. Om op industrieel niveau uitvoerbaar te zijn, deze chip moet goedkoop zijn, schaalbaar en de eigenschappen ervan moeten gemakkelijk meetbaar zijn door middel van een herkenbare functie.

Enrique Burzuri, Daniel Granados en Emilio M. Pérez (onderzoekers bij IMDEA Nanociencia) hebben een ingenieus en eenvoudig PUF voorgesteld op basis van koolstofnanobuisjes. De koolstofnanobuisjes worden door diëlektroforese geassembleerd tot een reeks van 16 elektroden die willekeurige verbindingen vormen:in elk paar elektroden is er één, meerdere of geen nanobuisjes. De meting van de intensiteit-spanningscurves levert een uniek patroon op dat inherent is aan elke PUF en dat bijna onmogelijk te reproduceren is. Deze nanotechnologie maakt gebruik van een eigenschap van koolstofnanobuizen die gewoonlijk schadelijk is:de moeilijkheid om koolstofnanobuizen met identieke chiraliteit te verkrijgen, dat is, met identieke elektronische eigenschappen (geleider of halfgeleider). Ook, de inherente fabricagefouten zoals vacatures of zuurstoffunctionaliteiten betekenen dat twee koolstofnanobuisjes met dezelfde chiraliteit niet dezelfde geleiding hebben. Deze nadelen zijn omgevormd tot het sterkste punt van PUF.

Deze PUF's die bij IMDEA Nanociencia zijn bedacht, zijn gemakkelijk meetbare fysieke apparaten die elk van hen een patroon van intrinsieke geleiding bieden dat buitengewoon moeilijk te dupliceren is. Gegeven dezelfde PUF produceren twee verschillende inputs verschillende reacties, en bij dezelfde invoer produceren twee PUF's twee verschillende reacties. Op deze manier, deze PUF's op basis van koolstofnanobuisjes kunnen worden geïdentificeerd aan de hand van de waarde van de reacties die ze genereren op specifieke inputs. Elk PUF-defect is hier niet geldig; het moet meetbaar zijn en een unieke signatuur geven. Momenteel zijn er verschillende soorten PUF's die zijn gebaseerd op fysieke eigenschappen zoals reflectiviteit of magnetische anisotropie. Echter, de huidige meting voorgesteld door Burzurí et al. het is de eenvoudigste, goedkoopste (een stap van lithografie) en het gemakkelijkst implanteerbaar in een elektronische schakeling, naast potentieel schaalbaar tot een groter aantal elektroden om de complexiteit te vergroten. Deze PUF's kunnen worden geïmplementeerd in smartphones, microcontrollers, slimme sensoren, actuatoren en kan ook worden gebruikt als digitale handtekening.