（文章來(lái)源：新民晚報(bào)）

斑斕的光為我們帶來(lái)美妙的審美，也成為了信息的載體。不同顏色和各方向的光波震動(dòng)姿態(tài)成為一條條搭載信息的通路。然而隨著數(shù)據(jù)的增加，為了獲得更快的傳輸效率和更好的顯示效果，傳統(tǒng)全息顯示技術(shù)增加信號(hào)源的方法常常出現(xiàn)“寬帶不夠”“分辨率不高”等情況。

而在光纖通信的高速路上，上海的科研團(tuán)隊(duì)打通了新通道。近日，由中國(guó)工程院外籍院士、澳大利亞科學(xué)院與工程院院士、國(guó)際光學(xué)丹尼斯·加博爾（Dennis Gabor）獎(jiǎng)獲得者、上海理工大學(xué)人工智能納米光子學(xué)研究中心顧敏教授領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)造性地利用具有“螺旋”特性的軌道角動(dòng)量光束作為光學(xué)全息過(guò)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(guò)程，為大數(shù)據(jù)信息時(shí)代提供了大容量全息術(shù)。

“我們發(fā)現(xiàn)，軌道角動(dòng)量光不同的‘螺旋程度’能對(duì)應(yīng)同一信號(hào)源的不同信息通道。結(jié)合納米光子學(xué)技術(shù)，利用一個(gè)納米級(jí)的信號(hào)源就可實(shí)現(xiàn)超寬帶的全息顯示效果，相同的內(nèi)存能夠?qū)D片信息存儲(chǔ)能力提高100倍。”此項(xiàng)研究的第一作者，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)博士說(shuō)。

這項(xiàng)技術(shù)還有另一項(xiàng)“硬實(shí)力”——?jiǎng)?chuàng)造性地為全息技術(shù)加裝一把安全“鎖”。通訊作者、顧敏院士解釋說(shuō)：“傳統(tǒng)意義上，一把全息‘鎖’只有一種解碼方式，而我們把‘螺旋光’配成多把‘鑰匙’，收信人根據(jù)手中‘光鑰’解讀出只有自己能看到的最終信息。”這意味著，這種加密技術(shù)能夠使得同一份全息數(shù)根據(jù)不同收件人手中密鑰呈現(xiàn)不同畫(huà)面。

這項(xiàng)研究實(shí)際上是利用了激光的渦旋姿態(tài)，這個(gè)比顏色、震動(dòng)更復(fù)雜的光之特性其實(shí)一直是各國(guó)科學(xué)家在光通信方面關(guān)注的突破點(diǎn)。但不同轉(zhuǎn)速的渦旋光經(jīng)過(guò)透鏡后呈現(xiàn)無(wú)數(shù)同心圓環(huán)，但這些只有微米、納米大小的痕跡肉眼根本無(wú)法定位，更難研究其規(guī)律。方心遠(yuǎn)博士加盟團(tuán)隊(duì)后接到了顧敏院士關(guān)于“螺旋光束能否在全息場(chǎng)景攜帶信息”的命題作業(yè)，這位年輕的研究者是如何完成這題“幾乎無(wú)法推導(dǎo)”的科學(xué)命題，實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)0-1的突破的？

在顧敏院士看來(lái)，創(chuàng)新能力的核心于找到科學(xué)探究的創(chuàng)新方法。“納米光學(xué)的發(fā)展確實(shí)令我們現(xiàn)在可以以更微觀的尺度調(diào)控光，終于能夠‘看清’那些渦旋痕跡。另一個(gè)關(guān)鍵也在于，方博士把獲取的渦旋光數(shù)據(jù)置于傅立葉空間來(lái)演算，等于將光在數(shù)學(xué)定義的空間中研究。這個(gè)方法不僅獲得一個(gè)清晰簡(jiǎn)單的視角來(lái)研究復(fù)雜疊加的光，完成演算推導(dǎo)。更妙的是能夠使之從數(shù)學(xué)世界還原回真實(shí)世界，以實(shí)驗(yàn)論證。”

該研究以8版無(wú)刪節(jié)長(zhǎng)文的形式發(fā)表在世界光學(xué)頂尖期刊《自然-光子學(xué)》上，這也是近年來(lái)中國(guó)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(zhǎng)文。

提及未來(lái)應(yīng)用，顧敏院士介紹說(shuō)，軌道角動(dòng)量全息技術(shù)將在人工智能、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)等多種領(lǐng)域大有可為，此外，還可以應(yīng)用在量子光學(xué)領(lǐng)域，為信息交互過(guò)程提供前所未有的安全保障。他舉例說(shuō)，新技術(shù)能夠在原來(lái)一個(gè)比特的存儲(chǔ)空間中劃分出更多空間，讓1比特能夠有8個(gè)比特甚至16個(gè)比特的能力。

除了高水平論文發(fā)表，就在這兩天，上理工人工智能納米光子學(xué)實(shí)驗(yàn)室也完成建設(shè)驗(yàn)收，團(tuán)隊(duì)也有了二十多位成員，這些都是顧敏院士今年辭去皇家墨爾本理工大學(xué)副校長(zhǎng)職務(wù)，全職加入上理工之后的重要工作。此番回歸，這位出生于青浦朱家角的上海科學(xué)家要把信息光學(xué)賦能人工智能，要實(shí)現(xiàn)更綠色、更安全、更快的人工智能2.0。

（責(zé)任編輯：fqj）