避免信息洩漏!澳大研究團隊提出突破性圖像加密技術

突破性圖像加密技術可應用於移動加密支付、信息防偽

由澳門大學、武漢大學、北京師範大學、香港大學和伯明罕大學組成的聯合研究團隊提出了一種新穎的圖像加密方案,利用單個超表面(metasurface)作為可重複使用的密鑰生成器,有效減輕常規加密中海量信息傳輸的負擔,同時避免信息在傳統的數字傳輸中洩漏的可能性,此技術可應用於移動加密支付、信息防偽等。其研究成果已在國際權威學術期刊《Science》子刊《科學—進展》(Science Advances)上發表。

現今信息安全關係到人們生活的方方面面,各種現代加密技術也應運而生。在幾乎所有加密術中,一段信息或者一幅圖像將先被密鑰通過特定算法加密成為密文,只有獲得所有密鑰和密文並且知道加密時所用的算法才能正確解密獲得信息。因此,加密算法,以及密鑰和密文的存在及傳輸形式對於加密方案的安全性都至關重要。研究團隊創造性地將信息加密所需的密鑰和密文隱藏到由一塊超小的超表面(<0.1*0.1 mm2)所生成的不同圖像中,進而利用計算成像原理對信息進行加密與解密。更重要的是,該方案中單塊超表面可根據不同規則產生出不同的密鑰以加密不同的信息和圖像。這種可多次利用的超表面密鑰產生方法有效減輕了常規加密中海量信息傳輸的負擔,同時避免了信息在傳統的數字傳輸中洩漏的可能性。澳大應用物理及材料工程研究院教授劉宏超和研究團隊利用一塊僅有頭髮絲橫截面大小的超表面產生出例如二維碼的圖案,掃描二維碼即可獲得密文。而通過選取不同的數學變換,二維碼本身就是一個個密鑰,從而完成密文信息的解密。普通人僅需一個智能手機和一塊超薄超小的超表面就能達到不同信息圖案的加解密,這讓超表面在例如移動加密支付,信息防偽等實際應用中邁出了重要一步。

澳大應用物理及材料工程研究院的博士生鄭培霞為該論文的第一作者,武漢大學的戴琦和李子樂為該論文的共同第一作者,劉宏超,武漢大學教授鄭國興,香港大學講座教授張霜作為共同通訊作者。北京師範大學的熊俊教授和葉志遠亦做出了重要貢獻。該研究得到澳門大學(檔案編號:SRG2019-00174-IAPME),國家自然科學基金(檔案編號:91950110, 11774273, 11904267, 11474027, 11735005),以及H2020歐洲研究理事會(檔案編號:734578 D-SPA 和 648783 TOPOLOGICAL)的資助。全文可瀏覽:https://advances.sciencemag.org/content/7/21/eabg0363。

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