山西大学激光光谱研究所、光量子技术与器件全国重点实验及极端光学协同创新中心卫祎昕团队在《物理学报》(Acta Phys. Sin.)发表论文《水下无线光通信物理层安全性研究》。该研究针对水下无线光通信(UWOC)因海水散射效应导致的信息泄漏问题，提出基于搭线窃听信道模型的物理层安全性分析模型，通过蒙特卡罗模拟与实验测量结合的方法，实现对通信系统安全性的定量评估，为UWOC系统安全设计提供了关键支撑。
作为打通空天地海一体化信息网络“最后一公里”的关键技术，UWOC具有高码率、低延时、定向传输等优势，在海洋资源勘测、灾害预防等领域意义重大。但光子在海水传输中易受悬浮颗粒与微生物散射，部分光子偏离预设路径，给信息安全带来隐患。
团队提出的安全性分析模型，核心是通过计算合法信道与窃听信道的容量差值(保密容量)评估安全性。模型先利用蒙特卡罗方法模拟光子传输过程，获取散射光子三维强度分布，再结合实验测量验证，进而从信息论角度分析两类信道容量，最终得到保密容量的三维空间分布，明确安全通信区域与可窃听区域的边界。
实验结果显示，在远洋清澈海水环境中，传输路径附近一定范围内保密容量为零，证实散射光子会导致信息泄漏。研究还发现，不同水质下散射光子强度与保密容量呈固定变化趋势，弱衰减水质虽散射光子更强，但合法信道解码信噪比更高，整体保密容量更优。
该模型无需依赖密钥，通过光量子特性从物理定律层面限制窃听者最大信道容量，适用于多种编解码方案。其成果为UWOC系统定量安全分析提供了全新解决方案，对指导实际应用中近发射端区域监视、提升水下通信安全性具有重要价值。
