假想有這樣一種場景，悠閑的午後，兩個(gè)小姐坐在咖啡館裏收到了同一份加密全息數(shù)據(jù)，然而使用不同的“光鑰”解碼，一人在看演唱會(huì)，另一人眼前呈現(xiàn)的是一場電影的全息影像。
比科幻大片里的場景還更進(jìn)了一步！上海理工大學(xué)人工智能納米光子學(xué)研究中心顧敏傳授領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)造性地使用具有“螺旋”特征的軌道角動(dòng)量光束作為光學(xué)全息過程中的信息載體，實(shí)現(xiàn)了世界上首個(gè)超寬帶的光學(xué)全息過程，為大數(shù)據(jù)信息時(shí)代提供了大容量全息術(shù)。他們研發(fā)的軌道角動(dòng)量全息技術(shù)，不僅傾覆了全息影像的傳輸方法，更是為傳輸過程設(shè)置了“信息安全”的保護(hù)屏障，使得如此酷炫的場景可以變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
日前，相關(guān)研究成果以長文形式發(fā)表在世界光學(xué)頂尖期刊《自然-光子學(xué)》上。
能夠?qū)D片信息存儲(chǔ)能力提高100倍
關(guān)于傳統(tǒng)全息顯示技術(shù)而言，一張平面全息圖往往只能記載一張圖片，然而隨著信息時(shí)代的快速發(fā)展，我們需要使用雷同的內(nèi)存來記載下更多的圖片。使用最新發(fā)現(xiàn)的軌道角動(dòng)量全息技術(shù)，雷同的內(nèi)存能夠?qū)D片信息存儲(chǔ)能力提高100倍，為下一代大容量全息技術(shù)打下基礎(chǔ)。
這是近年來中國科研人員在該刊發(fā)表的唯一一篇全息信息安全技術(shù)領(lǐng)域長文，上海理工大學(xué)人工智能納米光子學(xué)研究中心顧敏傳授是該論文通訊作者，上理工光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院特聘研究員方心遠(yuǎn)博士爲(wèi)第一作者。
據(jù)方心遠(yuǎn)介紹：“傳統(tǒng)全息顯示技術(shù)中，只有通過增加信號(hào)源的方法提升信息通道的數(shù)目以實(shí)現(xiàn)複雜的顯示結(jié)果，往往出現(xiàn)‘帶寬不夠’‘辨別率不高’等情況。而我們在線發(fā)現(xiàn)，‘螺旋程度’不同的軌道角動(dòng)量光對應(yīng)了同一信號(hào)源不同的信息通道，結(jié)合納米光子學(xué)技術(shù)，僅僅使用一個(gè)納米級(jí)的信號(hào)源便可以實(shí)現(xiàn)超寬帶的全息顯示結(jié)果。這就可以爲(wèi)大衆(zhòng)提供更優(yōu)質(zhì)的信息記錄手段和杰出的視覺體驗(yàn)。”
而在顧敏看來，這只是該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢之一，它的“硬實(shí)力”還在于創(chuàng)造性地為全息技術(shù)加裝一把安全“鎖”！皞鹘y(tǒng)意義上，一把全息‘鎖’只有一種解碼方法，而我們的研究把‘螺旋光’配成多把‘鑰匙’，可以將同一把全息‘鎖’解碼出不同的信息，收信人依據(jù)手里的‘光鑰’解讀出只有他自己才能看到的最后信息，這就保護(hù)了信息傳遞的安全性。”
在人工智能、三維顯示等領(lǐng)域大有可爲(wèi)
全息技術(shù)自己就是數(shù)據(jù)并行處置的一種重要信息處置手段，而軌道角動(dòng)量全息技術(shù)最大優(yōu)勢在于增加了帶寬，使用軌道角動(dòng)量全息技術(shù)，能夠讓更多信息記載在一組數(shù)據(jù)居中。
微軟前段時(shí)間使用三維體全息的思路，在玻璃上記錄下可以保存幾百年的數(shù)據(jù)。早在2013年，顧敏院士課題組使用雙光束超辨別原理突破了光學(xué)衍射極限，獲得9納米加工特征尺寸的世界紀(jì)錄。加工規(guī)格越小，一張芯片的容量可以越大，芯片的價(jià)值也就越高。
而方心遠(yuǎn)告訴記者：“使用我們在線的技術(shù)，可以在二維平面上記錄完全基于全光學(xué)方法讀出的數(shù)據(jù)，這樣一來，加工過程變得更加簡單，讀取數(shù)據(jù)也更加節(jié)能，這是目前全世界唯一能實(shí)現(xiàn)這一結(jié)果的手段！
顧敏院士說：“軌道角動(dòng)量全息技術(shù)在人工智能、三維顯示、數(shù)字全息顯微技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)土地將大有可為。另外，還可以將其應(yīng)用在量子光學(xué)土地，為信息交互過程提供亙古未有的安全保障！
源于一份“不也許”完成的作業(yè)
機(jī)遇總是不期而遇，如此的突破源于一份“不也許”完成的作業(yè)，也像一個(gè)現(xiàn)代版伯樂與好馬的穿插。
去年，尚在讀博的方心遠(yuǎn)剛好看到顧敏院士課題組在《科學(xué)》發(fā)表的一篇前沿文章，就試著聯(lián)系顧敏，並取得了與世界頂級(jí)團(tuán)隊(duì)短期交流的機(jī)會(huì)。
進(jìn)入團(tuán)隊(duì)後，顧敏給了方心遠(yuǎn)一個(gè)命題作業(yè)，“螺旋光束能不能在全息場景下攜帶信息？”這是顧敏腦海中一直在琢磨的課題。然而方心遠(yuǎn)經(jīng)過兩周的苦思冥想，卻不得不給老師這樣的答複：“這不也許！痹瓉，這一課題比照現(xiàn)有的原理來推算的話，是全然不也許實(shí)現(xiàn)的一種假設(shè)，就好像是一道數(shù)學(xué)題，雖給出了“答案”卻全然沒有“推導(dǎo)過程”。
“要不試試，讓布拉格衍射定律在傅裏葉空間延伸？”一個(gè)月後，方心遠(yuǎn)竟然突破了自己的結(jié)論，創(chuàng)造性地將物理學(xué)與數(shù)學(xué)理論結(jié)合，有了新的靈感。最終，僅僅耗時(shí)9個(gè)月，這份“不也許”的作業(yè)就被方心遠(yuǎn)攻破了，這個(gè)想要做“高水平科研”的年輕學(xué)者讓只有9%命中率的頂尖科研雜志裏有了他的名字，同時(shí)是8個(gè)版面無刪減的長文。在他看來，這一切都得益于顧敏的那份“作業(yè)”，現(xiàn)在，他已經(jīng)全職進(jìn)入顧敏的團(tuán)隊(duì)，把這份“作業(yè)”繼續(xù)做下去，要在光學(xué)領(lǐng)域做深做實(shí)。
