上海交大Laser & Photonics Reviews：可编程超表面构建多通道无线通信安全新架构，实现动态秘密共享与信息伪装

解决的问题：传统信息安全技术依赖单一的软件层加密或物理层加密，存在动态适应性不足与信息容量受限的问题，而静态超表面无法实现多通道协作的动态安全传输，难以满足复杂无线环境下的高安全性需求。

提出的方法：提出一种融合软件层一次性密码本（OTP）算法与物理层可编程超表面的架构，通过动态密钥的异或操作与超表面的重构波束 / 极化控制，实现多通道秘密共享与信息伪装。

实现的效果：通过软件层加密将秘密分解为加密信息、随机密钥和预设伪装数据，结合物理层超表面的多波束定向传输，实现动态 OTP 秘密共享：合法用户需协作整合所有通道信息解密，窃听者仅能获取不可解密的碎片，且系统在高斯噪声和椒盐噪声下展现鲁棒性。

创新点：将软件层OTP算法与物理层可编程超表面结合，突破静态超表面的功能限制，通过动态重构波束和极化控制实现多通道安全传输，构建兼具动态加密与空间隔离的双重安全机制。。

研究成果以题为 “Multi-Channel Secret Sharing and Camouflage in Programmable Metasurface-Based Wireless Communication” 发表于《Laser & Photonics Reviews》上。上海交通大学Jie Tian为论文第一作者，上海交通大学Weiren Zhu为论文通讯作者。

摘要：随着无线技术的普及，信息安全愈发关键。现有技术依赖单一的软件或物理层加密，存在根本局限。本文提出基于可编程超表面的多通道秘密共享与伪装架构：软件层利用一次性密码本（OTP）算法结合动态密钥和预设伪装数据加密；物理层通过可重构波束转向和极化控制实现信息空间分发。空口实验证明该架构实现动态 OTP 秘密共享，而静态超表面系统无法实现。系统鲁棒性验证表明其实际应用潜力。合法用户需协同整合分布式密钥与加密信息以恢复秘密，窃听者仅截获不可解密的碎片。该工作融合软件加密与可编程超表面物理层功能，为未来高安全无线网络和分布式存储架构提供变革性方案。

结论：本文提出了一种将软件层秘密共享与物理层多通道功能相结合的可编程超表面架构。通过将软件层的一次性密码本（OTP）秘密共享算法与物理层可编程超表面的可重构多波束和极化控制相结合，所提出的系统克服了传统基于超表面架构的静态操作和容量限制。实验结果验证了 OTP 秘密共享与信息伪装的集成，这是对静态超表面系统的重大进步。此外，系统在噪声干扰下的鲁棒性突出了其在现实场景中的应用潜力，确保了在对抗环境中的安全数据共享。合法用户必须协作组合分布式密钥和加密信息以恢复秘密，这一要求确保了窃听者仅能截获不可解密的碎片，从而增强了系统安全性。该双层安全系统的整体性能使其成为高安全场景的有力候选方案，同时为未来安全分布式数据存储提供了潜在解决方案。

图1：基于可编程超表面的多通道秘密共享与信息伪装架构概念示意图。

图2：基于可编程超表面的多通道秘密共享与信息伪装架构。

图3：超原子与可编程超表面的模拟性能。

图4。

图5：多通道OTP秘密共享与伪装系统的实验设置和测量结果。

文章信息：

J. Tian, Z. Li, C. He, W. Zhu, Multi-Channel Secret Sharing and Camouflage in Programmable Metasurface-Based Wireless Communication. Laser Photonics Rev 2025, 2500395.

https://doi.org/10.1002/lpor.202500395