信息安全是一個關系到國家安全和主權、社會穩定、商業利益以及個人切身利益等重要問題，而隱寫術作為一門關于信息隱藏的藝術，自古以來便是信息安全防護中最重要的策略之一。它通過將信息隱藏進一個不引人注意的無關偽裝中，來隱藏重要的信息，從而實現隱秘的信息存儲與傳輸。歷史上的隱形墨水法、微點隱寫術，都在國家間的信息安全和商標防偽等領域取得了廣泛應用。然而近幾十年來，物理隱寫術發展緩慢，其實用性和可靠性日益受到威脅。該領域的核心困難有兩點，一是傳統物理隱寫術中的信息記錄手段受限于微米級別的空間分辨率，其信息容量較小。二是物理隱寫術在信息隱藏形式上缺乏實質的創新，缺乏新隱寫手段。因此，如何提高信息容量和發展新型信息隱藏技術成為目前該領域的兩個重要問題。
我校物理學院王雪華教授和周張凱副教授、薛建材博士后等發展出一種能夠有效克服上述兩個問題的新型隱寫術——彩色圖像中的納米隱寫術。該團隊在此前發展出的全彩等離激元彩色印刷理論與技術（Nat. Commun. 6: 8906, 2015）的基礎上，將等離激元彩色印刷品作為信息隱藏的載體，其納米級別的像素大小帶來了接近100,000d.p.i.的超高分辨率（達到光學衍射極限），極大的擴充了可隱藏的信息容量。另一方面，該團隊發展出了利用結構微擾（即不對結構顯示顏色造成可見影響的微小結構變化）來隱藏信息的新型隱寫策略。其實驗結果表明，利用此策略隱藏的信息無論在光譜上還是在掃描電鏡中都不能被發現，這就對信息實現了幾近完美的隱藏，具有極高的安全性。
帶有自我反監察功能的納米隱寫術
該團隊利用兩步微擾的方法提出了具有自我反監察功能的納米隱寫術（如上圖所示）。首先，信息發送者利用微擾1將重要信息近完美地隱藏在彩色圖形中。在目標接收者收到信息載體后，他們需要先對其加載微擾2使得隱藏信息與背景之間出現微小的光譜偏移，然后才能利用特定的光學濾波片將信息讀取出來，而微擾2的加載過程將對作為偽裝的彩圖帶來不可逆的圖形變化，這就使得信息偽裝載體同時能夠作為自我反監察的指示器，即當接收者在收到信息載體時，如果偽裝圖形發生變化，則說明隱藏的信息已經被人竊取。
以上研究成果將隱寫術推進到了納米尺度,這賦予了物理隱寫術更大的應用與發展潛力，具有重要的革新作用。研究中提出的近完美隱藏和自我反監察功能的概念，對于發展新型的信息安全防護方法也具有重要的啟發意義。此外，結構微擾能夠被“變廢為寶”地用于信息隱藏，這為微納光學領域揭示了一個新的結構調控維度——微擾，為新型光學微納結構的設計提供一種新的思路。
上述研究工作以“Perturbative countersurveillance metaoptics with compound nanosieves”為題于2019年11月15日發表在Light: Science & Applications（IF：14）上，第一作者為薛建材博士后，通訊作者為周張凱副教授、仇成偉教授（新加坡國立大學）和王雪華教授。該研究工作得到了科技部重點研發計劃、國家自然科學基金、廣東省自然科學基金、“廣東省特支計劃”科技創新青年拔尖人才、廣東省自然科學杰出青年項目、廣州市科技創新委“珠江科技新星”項目以及光電材料與技術國家重點實驗室的大力支持。
