避免信息泄漏!澳大研究团队提出突破性图像加密技术

突破性图像加密技术可应用于移动加密支付、信息防伪

由澳门大学、武汉大学、北京师范大学、香港大学和伯明罕大学组成的联合研究团队提出了一种新颖的图像加密方案,利用单个超表面(metasurface)作为可重复使用的密钥生成器,有效减轻常规加密中海量信息传输的负担,同时避免信息在传统的数字传输中泄漏的可能性,此技术可应用于移动加密支付、信息防伪等。其研究成果已在国际权威学术期刊《Science》子刊《科学—进展》(Science Advances)上发表。

现今信息安全关系到人们生活的方方面面,各种现代加密技术也应运而生。在几乎所有加密术中,一段信息或者一幅图像将先被密钥通过特定算法加密成为密文,只有获得所有密钥和密文并且知道加密时所用的算法才能正确解密获得信息。因此,加密算法,以及密钥和密文的存在及传输形式对于加密方案的安全性都至关重要。研究团队创造性地将信息加密所需的密钥和密文隐藏到由一块超小的超表面(<0.1*0.1 mm2)所生成的不同图像中,进而利用计算成像原理对信息进行加密与解密。更重要的是,该方案中单块超表面可根据不同规则产生出不同的密钥以加密不同的信息和图像。这种可多次利用的超表面密钥产生方法有效减轻了常规加密中海量信息传输的负担,同时避免了信息在传统的数字传输中泄漏的可能性。澳大应用物理及材料工程研究院教授刘宏超和研究团队利用一块仅有头发丝横截面大小的超表面产生出例如二维码的图案,扫描二维码即可获得密文。而通过选取不同的数学变换,二维码本身就是一个个密钥,从而完成密文信息的解密。普通人仅需一个智能手机和一块超薄超小的超表面就能达到不同信息图案的加解密,这让超表面在例如移动加密支付,信息防伪等实际应用中迈出了重要一步。

澳大应用物理及材料工程研究院的博士生郑培霞为该论文的第一作者,武汉大学的戴琦和李子乐为该论文的共同第一作者,刘宏超,武汉大学教授郑国兴,香港大学讲座教授张霜作为共同通讯作者。北京师范大学的熊俊教授和叶志远亦做出了重要贡献。该研究得到澳门大学(文件编号:SRG2019-00174-IAPME),国家自然科学基金(文件编号:91950110, 11774273, 11904267, 11474027, 11735005),以及H2020欧洲研究理事会(文件编号:734578 D-SPA 和 648783 TOPOLOGICAL)的资助。全文可浏览:https://advances.sciencemag.org/content/7/21/eabg0363。

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