原標題:創(chuàng)紀錄,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)加密新時代
科技日報記者 王春
人工智能技術(shù)與超表面全息術(shù)相結(jié)合,不僅可實現(xiàn)單張全息圖重建118幅獨立圖像,還創(chuàng)下入射光2納米的超窄線寬紀錄。這一技術(shù)還能進行全息視覺加密,開發(fā)出“所見非所得”的動態(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、方心遠團隊聯(lián)合國外研究團隊,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)進展》上。
如何讓一張全息圖承載上百幅圖像?研究團隊給出的答案是“AI賦能光學(xué)設(shè)計”。
傳統(tǒng)全息圖設(shè)計依賴低效率的迭代優(yōu)化算法。該研究中,團隊利用Transformer神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),對單張純相位全息圖進行全局優(yōu)化設(shè)計,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。“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。”論文第一作者,上海理工大學(xué)智能科技學(xué)院博士生孟維佳比喻道。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(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)”已在高安全級數(shù)據(jù)存儲、防偽標識等領(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,這項研究的背后,是一支橫跨三大洲的科學(xué)聯(lián)合團隊,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)等機構(gòu)的專家們跨越時區(qū)壁壘,云端協(xié)作攻克技術(shù)難關(guān)。通過“虛擬實驗室”共享實時數(shù)據(jù),團隊利用跨國設(shè)備接力完成超表面制備與測試。
研究團隊已將該技術(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直接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。據(jù)悉,這種“光學(xué)指紋”驗證技術(shù),可應(yīng)用于金融防偽等領(lǐng)域。
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