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Research Focus

光信息存储与加密

本课题组在光学信息存储与加密方向，依托金刚石缺陷中心与固态自旋体系的量子可控性，构建了从高密度信息写入、可控读写机制到物理不可克隆安全架构的前沿研究体系，形成了兼具信息容量、可靠性与安全性的创新技术路线。


在高密度光学存储方面，课题组基于金刚石中稳定的自旋缺陷态，实现了太比特级（terabit-scale）高保真数据存储、多维度信息编码与高信噪比读出，显著提升了存储密度与数据完整性。这一工作突破了传统光存储在容量与稳定性之间的瓶颈，为新一代长寿命、高可靠信息存储技术提供了重要方案。


在信息安全与加密存储方面，课题组提出了“阅后即焚（Burn After Read）”的新型光学信息存储与加密机制。通过多路复用编码与受控光致转变过程，实现信息在读取过程中发生不可逆变化，从而具备天然的防复制与防泄露特性。同时，该体系又支持可重写操作，在安全性与实用性之间取得平衡，为高安全等级数据存储与传输提供了全新思路。


此外，课题组从物理本征随机性的角度出发，基于金刚石NV色心体系，发展了基于固体中原子级缺陷构型的物理不可克隆函数（PUF）。利用原子尺度结构的不可复制性与随机性，可以实现唯一性强、难以伪造的硬件级安全标识，为信息认证与防伪提供了坚实的物理基础。这一方向将量子材料特性与信息安全深度融合，开辟了固态量子体系在密码学与安全技术中的重要应用路径。


综上，本课题组在光学信息存储与加密领域，通过融合固态量子调控、缺陷工程与光学读写技术，实现了从高容量存储—安全读写机制—物理级防伪认证的系统性突破，为构建面向未来的信息存储与安全体系提供了关键技术支撑。

  1. 超高密度：高保真度金刚石信息存储

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  2. “阅后即焚”：可擦写经典信息存储

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    • 图像存储

  3. 基于金刚石NV色心的原子级物理不可克隆函数

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科研论文：

1. Jingyang Zhou+, Jia Su+, Junyu Guan, Yichen Yang, Wentao Ji, Mengqi Wang, Fazhan Shi, Kangwei Xia*, Ya Wang*, Jiangfeng Du*, Terabit-scale high-fidelity diamond data storage, Nat. Photon. 18, 1327 (2024)

2. Zhihao Hu+, Junyu Guan+, Shengteng Zheng, Zihua Chai, Shengzhi Wu, Dong Liu, Jia Su, Fazhan Shi, Changkui Duan, Ya Wang*, Kangwei Xia*, Burn After Read: A Rewritable Multiplexing Optical Information Storage and Encryption Method, Laser Photonics Rev. 18, 2301024 (2024)

3. Zihua Chai, Zeyu Gao, Mengqi Wang, Jingyang Zhou, Pei Yu, Xu Zhou, Junyu Guan, Pei Zhang, Ya Wang, Kangwei Xia*, Atomic-scale physical unclonable functions in solids, Sci. Adv. 12, eaed3987 (2026)




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