青年博士結(jié)合AI技術(shù)實現(xiàn)單張全息圖重建118幅圖像，提升光學加密安全性2500倍。
為光戴上“智能濾鏡”，利用AI為光雕刻出118把不同的鑰匙，每把鑰匙只能打開特定的信息寶庫。近日，上海理工大學顧敏院士、方心遠研究員團隊聯(lián)合澳大利亞、美國等頂尖實驗室研發(fā)“超窄線寬波長-渦旋復用超表面全息術(shù)”，相關(guān)論文發(fā)表于《科學進展》。該技術(shù)將人工智能技術(shù)與超表面全息術(shù)相結(jié)合，不僅實現(xiàn)了單張全息圖重建118幅獨立圖像，創(chuàng)下入射光2納米的超窄線寬紀錄，更為光學加密技術(shù)樹立新標桿。
論文第一作者、上海理工大學智能科技學院博士孟維佳介紹，實驗顯示，該技術(shù)的信息加密安全性較傳統(tǒng)方法提升超過2500倍，即使截獲全息圖，若未掌握密鑰對應的波長與渦旋參數(shù)組合，也無法破解原始信息。這種“視覺密碼術(shù)”已在高安全級數(shù)據(jù)存儲、防偽標識等領域展現(xiàn)應用潛力。
波長-渦旋復用超表面全息概念圖
目前，傳統(tǒng)全息圖設計依賴迭代優(yōu)化算法，效率較低。而團隊利用Transformer神經(jīng)網(wǎng)絡，對單張純相位全息圖進行全局優(yōu)化設計，應用于具有寬波段響應能力的納米超表面全息圖，使其能夠同時感受入射光波長與軌道角動量的雙重變化。簡單來說，就像為光波打造了“智能篩網(wǎng)”，僅允許特定顏色和螺旋程度的光通過，從而在可見光范圍內(nèi)實現(xiàn)了2納米超窄線寬的高精度篩選。
研究團隊已將該技術(shù)應用于全息視覺加密，開發(fā)出“所見非所得”的動態(tài)密碼系統(tǒng)。例如，用特定波長激光照射超表面時，看似無序的光斑會瞬間自組織成二維碼或三維動態(tài)圖像，而其他波段光源僅顯示干擾圖案。這種“光學指紋”驗證技術(shù)，可應用于國防安全與金融防偽領域。此外，團隊正探索將超表面與光學神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)合，利用其并行處理光信號的特性，構(gòu)建比現(xiàn)有電子芯片快千倍的光學人工智能芯片。
孟維佳目前已順利完成博士畢業(yè)論文答辯，他也是上理工智能科技學院自成立以來的首位博士畢業(yè)生。超表面全息術(shù)作為納米光子學的前沿領域，設計涉及復雜的光場調(diào)控與納米級結(jié)構(gòu)優(yōu)化。而孟維佳在導師團隊的指導下，創(chuàng)新性地引入人工智能技術(shù)，攻克了傳統(tǒng)方法難以逾越的壁壘。“這表明我們不僅能培養(yǎng)人才，更能培養(yǎng)定義未來技術(shù)方向的領軍者。”顧敏表示，這一成果也標志著學院在交叉學科人才培養(yǎng)上邁出重要一步，為后續(xù)光學人工智能研究奠定基石。
來源：上觀新聞
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