近日，我校微电子学院汪胜祥教授团队朱维副教授联合新加坡南洋理工大学胡光维教授团队和西安交通大学信息光子技术团队，在超表面物理层信息安全领域取得重要进展。相关成果以“Hierarchical Physical-Cyber Encryption via Metasurface-Encoded Holographic Keys”为题，发表在国际高水平学术期刊《Advanced Science》（中科院一区Top期刊）上(https://doi.org/10.1002/advs.76707)。武汉纺织大学为论文第一署名单位。我校2024级电子科学与技术专业硕士研究生刘震与南洋理工大学戴昌红博士为论文共同第一作者，武汉纺织大学朱维副教授、汪胜祥教授，西安交通大学杨蕤生助理教授和南洋理工大学胡光维教授为共同通讯作者。
图1 超表面编码分层物理-网络加密框架及整体设计流程
研究团队提出了一种融合超表面全息与动态数字协议的分层物理-网络加密框架。该方案不再将超表面输出视为最终密文，而是利用自旋解耦超表面在左旋和右旋圆偏振照明下分别生成两幅相互独立的全息密钥。两幅物理密钥经二值化后首先执行异或运算，得到具有明确视觉含义但并非真实信息的“伪装密文”，随后通过预设几何变换打散空间关联，并与动态码本再次进行异或运算，最终恢复真实信息。由此，系统形成“物理密钥生成-诱骗信息构造-动态码本认证”的三级解密链路，即使攻击者截获物理重构图像，也难以在缺少几何规则和对应码本的情况下直接获得真实内容。
图2 二值矩阵提取与三级分层解密过程
微波实验结果表明，该系统能够在不同圆偏振、工作频率和成像距离条件下稳定生成两幅全息密钥，并通过三级解密流程准确恢复真实信息。其中，传播距离还可作为额外的“位置密钥”，与偏振和频率共同构成多维物理访问条件，进一步增强系统的抗截获和防伪能力。该研究将超表面波前调控、物理密钥生成、图像矩阵提取和数字逻辑解密有机结合，为安全通信、身份认证和信息防伪提供了新的技术路径。相关框架还可进一步拓展至太赫兹和光学频段，为多频段、小型化信息安全器件的研究提供参考。
微电子学院汪胜祥教授团队致力于功能材料与先进光电器件的研究，近期已在Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Laser & Photonics Reviews、Journal of Advanced Ceramics、Nano Letters等期刊上发表多篇论文。
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