7月1日，中国移动研究院与北京大学、东南大学合著论文“Chaotic information metasurface for direct physical-layer secure communication”（基于混沌信息超表面的直接物理层安全通信）在期刊《Nature Communications》发表。该研究首次将混沌系统与信息超表面深度融合，提出了无需密钥解密的物理层安全通信新方案，为6G时代无线通信安全提供了革命性技术路径。
图1. 论文首页
在无线通信技术飞速发展的当下，信息安全已成为未来无线通信系统的重要研究议题。由于混沌系统具有高随机性和对初始条件敏感的固有优势，利用混沌系统实现安全通信方法已成为一个重要研究领域。然而，现有技术依赖数字层解密，要求合法接收方掌握混沌参数作为密钥，不仅存在密钥传输泄露风险，还增加了系统操作的复杂性。为此，研发无需密钥、能直接在物理层实现加密的安全通信方案成为迫切需求。
图2. 基于混沌映射的“一次一密”物理层
安全无线通信方案示意图
中国移动研究院联合团队创新提出的方案，突破传统混沌通信依赖密钥解密的局限，首次将混沌系统与信息超表面结合，构建了高度安全、绿色节能的物理层加密传输技术。其核心是通过“一次一密”混合编码生成技术，实现动态时空加密，使非法接收方信号呈现随机噪声，合法方直接获取原始数据。
论文提出静态聚焦编码与动态混沌编码的权重混合策略平衡了传输效率与安全性，实现安全传输的同时保证了合法接收方的高信噪比。合法接收方（φ=0°）误码率（BER）较低，有效保证传输效率；而非法接收方（φ=±20°、±40°）误码率最高达46.9%，无法解析信息。系统支持8PSK调制，峰值比特传输率1.2×10⁶ bit/s，在2.47 GHz频段实现了合法用户高保真接收与非法用户信号随机化的双重目标。
论文实验原型样机由单射频链路的超表面发射机以及常规接收机组成，兼具高安全性、低能耗与向后兼容性。该工作首次实现了接收端无需混沌参数解密的物理层安全通信，具有显著的工程应用潜力。
安全无线通信性能分析
《Nature Communications》作为Nature旗下综合性子刊，中科院期刊分区1区，影响因子15.7，是全学科旗舰期刊。该期刊自2010年创刊以来，始终收录各领域最前沿研究，以其深厚的学术底蕴和卓越的学术影响力，在国际学术界享有极高的声誉。
