為光戴上“智慧濾鏡”，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合澳大利亞、美國等頂尖實驗室研發“超窄線寬波長-渦旋複用超表面全息術”，相關論文發表於《科學進展》。該技術將人工智慧技術與超表面全息術相結合，不僅實現了單張全息圖重建118幅獨立圖像，創下入射光2納米的超窄線寬紀錄，更為光學加密技術樹立新標杆。

論文第一作者、上海理工大學智慧科技學院博士孟維佳介紹，實驗顯示，該技術的資訊加密安全性較傳統方法提升超過2500倍，即使截獲全息圖，若未掌握金鑰對應的波長與渦旋參數組合，也無法破解原始資訊。這種“視覺密碼術”已在高安全級數據存儲、防偽標識等領域展現應用潛力。

波長-渦旋復用超表面全息概念圖

目前，傳統全息圖設計依賴反覆運算優化演算法，效率較低。而團隊利用Transformer神經網路，對單張純相位全息圖進行全域優化設計，應用於具有寬波段回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“智慧篩網”，僅允許特定顏色和螺旋程度的光通過，從而在可見光範圍內實現了2納米超窄線寬的高精度篩選。

研究團隊已將該技術應用於全息視覺加密，開發出“所見非所得”的動態密碼系統。例如，用特定波長鐳射照射超表面時，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，可應用於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網路結合，利用其並行處理光信號的特性，構建比現有電子晶片快千倍的光學人工智慧晶元。

孟維佳目前已順利完成博士畢業論文答辯，他也是上理工智慧科技學院自成立以來的首位博士畢業生。超表面全息術作為納米光子學的前沿領域，設計涉及複雜的光場調控與納米級結構優化。而孟維佳在導師團隊的指導下，創新性地引入人工智慧技術，攻克了傳統方法難以逾越的壁壘。“這表明我們不僅能培養人才，更能培養定義未來技術方向的領軍者。”顧敏表示，這一成果也標誌著學院在交叉學科人才培養上邁出重要一步，為後續光學人工智慧研究奠定基石。

【來源：文匯】