原標(biāo)題：創(chuàng)紀(jì)錄，單張全息圖重建118張圖！AI賦能超表面全息術(shù)開啟光學(xué)加密新時(shí)代
科技日?qǐng)?bào)記者 王春
人工智能技術(shù)與超表面全息術(shù)相結(jié)合，不僅可實(shí)現(xiàn)單張全息圖重建118幅獨(dú)立圖像，還創(chuàng)下入射光2納米的超窄線寬紀(jì)錄。這一技術(shù)還能進(jìn)行全息視覺加密，開發(fā)出“所見非所得”的動(dòng)態(tài)密碼系統(tǒng)。3月24日，記者從上海理工大學(xué)獲悉，該校顧敏、方心遠(yuǎn)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國外研究團(tuán)隊(duì)，展開了“超窄線寬波長-渦旋復(fù)用超表面全息術(shù)”的相關(guān)研究。研究成果日前刊發(fā)在國際期刊《科學(xué)進(jìn)展》上。
如何讓一張全息圖承載上百幅圖像？研究團(tuán)隊(duì)給出的答案是“AI賦能光學(xué)設(shè)計(jì)”。
傳統(tǒng)全息圖設(shè)計(jì)依賴低效率的迭代優(yōu)化算法。該研究中，團(tuán)隊(duì)利用Transformer神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)單張純相位全息圖進(jìn)行全局優(yōu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)用于具有寬波段響應(yīng)能力的納米超表面全息圖，使其能夠同時(shí)感受入射光波長與軌道角動(dòng)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(shí)現(xiàn)了2納米超窄線寬的高精度篩選?！癆I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?！闭撐牡谝蛔髡?，上海理工大學(xué)智能科技學(xué)院博士生孟維佳比喻道。實(shí)驗(yàn)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(duì)應(yīng)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(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、防偽標(biāo)識(shí)等領(lǐng)域展現(xiàn)應(yīng)用潛力。
波長-渦旋復(fù)用超表面全息概念圖。上海理工大學(xué)供圖
據(jù)悉，這項(xiàng)研究的背后，是一支橫跨三大洲的科學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，由上海理工大學(xué)牽頭，澳大利亞莫納什大學(xué)、美國華盛頓大學(xué)等機(jī)構(gòu)的專家們跨越時(shí)區(qū)壁壘，云端協(xié)作攻克技術(shù)難關(guān)。通過“虛擬實(shí)驗(yàn)室”共享實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)利用跨國設(shè)備接力完成超表面制備與測(cè)試。
研究團(tuán)隊(duì)已將該技術(shù)應(yīng)用于全息視覺加密，開發(fā)出“所見非所得”的動(dòng)態(tài)密碼系統(tǒng)。例如，用特定波長激光照射超表面時(shí)，看似無序的光斑會(huì)瞬間直接組織成二維碼或三維動(dòng)態(tài)圖像，而其他波段光源僅顯示干擾圖案。據(jù)悉，這種“光學(xué)指紋”驗(yàn)證技術(shù)，可應(yīng)用于金融防偽等領(lǐng)域。
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