基于单像素成像与可重构超表面全息术的高安全性光学加密新范式

本文创新性地提出了一种融合动态光学硬件与算法协同设计的混合光学加密框架，通过单像素成像(SPI)原理加密目标信息，并利用基于Sb2Se3相变材料的可重构超表面实现"一次一密"(OTP)密钥切换。该方案结合视觉秘密共享(VSS)多通道解密机制，有效抵御暴力破解和窃听攻击，为高安全性光学加密提供了可扩展的解决方案。

　　

Highlight

这项研究开创性地将动态可重构超表面与单像素成像加密技术相结合，犹如为光学数据打造了"量子锁"级别的防护体系。

Method

如图1所示，基于Sb₂Se₃相变材料的超表面可通过激光像素化诱导实现重复编码，就像可擦写的"光学指纹"，每次加密都能生成独特的全息密钥图案。这种激光可控的晶态-非晶态多级切换特性，使超表面成为天然的"一次一密"(OTP)密钥发生器。

Results and discussion

在现有实验条件下，我们通过仿真验证了方案的可行性。目标图像(128×128像素)经视觉秘密共享(VSS)处理后，生成三组256×256像素的共享密钥(SK_s)，犹如将藏宝图拆分成必须拼合才能解读的碎片。超表面产生的动态密钥与SPI加密信号的组合，构建了"物理-数字"双保险防护机制。

Conclusion

这项突破性研究通过Sb₂Se₃超表面的相位/振幅动态调控能力，实现了按需重构的物理密钥空间，为光学加密领域树立了新的技术标杆。这种"硬件可重构+算法协同"的创新范式，有望成为未来高安全性加密系统的黄金标准。