科技日报记者 王春
人工智能技术与超表面全息术相结合，不仅可实现单张全息图重建118幅独立图像，还创下入射光2纳米的超窄线宽纪录。这一技术还能进行全息视觉加密，开发出“所见非所得”的动态密码系统。3月24日，记者从上海理工大学获悉，该校顾敏、方心远团队联合国外研究团队，展开了“超窄线宽波长-涡旋复用超表面全息术”的相关研究。研究成果日前刊发在国际期刊《科学进展》上。
如何让一张全息图承载上百幅图像？研究团队给出的答案是“AI赋能光学设计”。
传统全息图设计依赖低效率的迭代优化算法。该研究中，团队利用Transformer神经网络，对单张纯相位全息图进行全局优化设计，应用于具有宽波段响应能力的纳米超表面全息图，使其能够同时感受入射光波长与轨道角动量的双重变化。简单来说，就像为光波打造了“智能筛网”，仅允许特定颜色和螺旋程度的光通过，从而在可见光范围内实现了2纳米超窄线宽的高精度筛选。“AI为光雕刻出118把不同的钥匙，每把钥匙只能打开特定的信息宝库。”论文第一作者，上海理工大学智能科技学院博士生孟维佳比喻道。实验显示，该技术的信息加密安全性较传统方法提升超过2500倍，即使截获全息图，若未掌握密钥对应的波长与涡旋参数组合，也无法破解原始信息。这种“视觉密码术”已在高安全级数据存储、防伪标识等领域展现应用潜力。
据悉，这项研究的背后，是一支横跨三大洲的科学联合团队，由上海理工大学牵头，澳大利亚莫纳什大学、美国华盛顿大学等机构的专家们跨越时区壁垒，云端协作攻克技术难关。通过“虚拟实验室”共享实时数据，团队利用跨国设备接力完成超表面制备与测试。
研究团队已将该技术应用于全息视觉加密，开发出“所见非所得”的动态密码系统。例如，用特定波长激光照射超表面时，看似无序的光斑会瞬间直接组织成二维码或三维动态图像，而其他波段光源仅显示干扰图案。据悉，这种“光学指纹”验证技术，可应用于金融防伪等领域。
