近日，鄭州大學物理學院在含時物理不可克隆函數的構建及其在防偽加密領域的應用研究方面取得積極進展，相關成果為動態(tài)信息安全與防偽技術提供了新思路。

物理不可克隆函數（PUF）因其具備獨一無二的隨機結構單元，在防偽加密領域發(fā)揮著至關重要的作用。傳統(tǒng)PUF多依賴空間維度上的靜態(tài)結構差異生成密鑰，存在編碼容量和防偽復雜性的局限，難以應對日益先進的攻擊手段。因此，開發(fā)具有動態(tài)響應能力的新型PUF系統(tǒng)成為當前研究的重點。

研究團隊受量子力學中“波函數隨時間演化”的啟發(fā)，創(chuàng)新性地利用具有長壽命三重態(tài)激子的碳點（CDs）構建了含時物理不可克隆函數（TD-PUF）。該TD-PUF可隨時間動態(tài)演化，生成多個不可復制的密鑰模式，顯著提升了系統(tǒng)的復雜性和防偽能力。團隊進一步提出像素矩陣函數（PMF），以數學模型刻畫PUF在時空維度的動態(tài)行為，使其編碼容量提升五個數量級。

研究人員還利用碳點材料制作了一幅30×40 cm2的“動態(tài)防偽孔雀畫”，該畫作的結構與色彩隨時間發(fā)生不可預測的變化，兼具藝術價值與防偽功能。該項研究突破了傳統(tǒng)PUF在空間維度上的限制，首次將時間維度引入防偽加密系統(tǒng)，為下一代動態(tài)信息安全技術奠定了材料與理論基礎。

相關研究成果以“Time-dependent physical unclonable functions by long-lived triplet excitons in carbon dots”為題發(fā)表在國際知名光學期刊《Light: Science & Applications》上。其中，博士研究生胡宴偉為論文第一作者，博士研究生曹慶為共同第一作者，單崇新教授和劉凱凱教授為通訊作者，鄭州大學物理學院為第一通訊單位。該工作得到了國家自然科學基金、中國博士后科學基金和河南省重點研發(fā)計劃的資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41377-025-01940-9

基于具有三重態(tài)激子的碳點的實現含時物理不可克隆函數示意圖