跳动城乡网就像灯塔在漆黑无垠的大海中指引方向一样，光信息传输在人类历史上一直是重要的通信手段。最近，基于可见光的下一代通信技术因其具有高频率和线性的特点而备受关注。
可见光通信具有与照明系统集成等优势，不受传统通信网络的电磁干扰，安全性高、传输速度快，特别适合局域通信系统，尤其是涉及车辆、无人机和人员的事行动。
除了强度和波长(颜色)，光还可以通过偏振携带大量信息。例如，3D电影使用偏振滤光片将两个不同的偏振图像传送到观看者的眼睛，从而产生深度感。
近年来，人们致力于提高可见光通信的安全性和性能，包括加入与偏振相关的技术，例如基于偏振叠加的量子信息通信。
首尔国立大学-韩国科学技术研究院联合研究团队致力于研究如何通过与纳米材料的相互作用显著调节光偏振。在这项研究中，他们开发了一种基于新材料的创新可见光通信加密技术。该论文发表在《自然通讯》杂志上。
该技术的核心在于手性纳米材料，这种材料在镜子中呈现对称结构，但不重叠，可以显著调整偏振轴的倾斜度或其旋转特性。
此前，该研究团队分别于2018年和2022年在《自然》杂志上发表两篇有关“具有世界一流偏振控制性能的手性纳米粒子的合成及光学器件应用”的论文，如今又介绍了一种可见光通信加密技术，在没有纳米粒子详细信息的情况下，该技术无法被复制或拦截。
该技术中使用的手性纳米粒子是利用具有天然手性的蛋白质和DNA等生物分子扭转晶体结构而产生的。如果没有合成中使用的生物分子的完整序列信息，这些纳米粒子的光学特性就无法复制。
因此，手性纳米粒子在可见光通信中的作用类似于指纹或不可克隆的密钥，只有拥有实际纳米粒子的接收器才能正确解码信息。这种加密技术有望在安全的点对点通信系统中发挥重要作用，例如用于无人机事行动的系统。
此外，研究团队还开发了一种能够传输加密偏振信息的时空偏振控制装置。通过将高效发射偏振光的量子纳米棒与为光提供旋转特性的纳米线材料相结合，他们利用3D打印技术制作出具有数百微米空间分辨率和纳秒时间分辨率的偏振控制装置，可以不受限制地表示所有偏振状态。
发送部可利用该装置以适合纳米粒子偏振控制特性的形式加密并发送偏振信息。该技术有望成为不受形状因素限制、可控制时空偏振的装置量产的基础。
首尔大学材料科学与工程系教授KiTaeNam表示：“这项研究积极地将新材料技术与通信技术相结合，在开发世界上第一个也是唯一一个可见光通信加密技术方面发挥了至关重要的作用。我们期待这项技术不仅能为国防做出贡献，还能在显示技术等工业领域迅速实现商业化。”
韩国科学技术研究院电气工程学院的崔俊一教授补充道：“这一杰出的研究成果是材料科学和电气工程专家共同努力的结果。未来，我们的目标是进一步开发基于纳米粒子的可见光通信技术，以创建根本无法窃听的通信系统。”
共同第一作者JeongHyunHan还表示：“我们预计该加密系统将成为基于偏振的光信息传输领域具有巨大可扩展性和影响力的平台。”
