背景
如今，假貨已經成為影響十分廣泛的全球性問題。形形色色的假貨充斥著各行各業，例如假藥、假酒、假幣、假證件、假服裝、假電子產品等。這些假冒偽劣產品，不僅嚴重侵害消費者的合法權益，也對正品生產商的經營造成惡劣影響，嚴重妨礙社會資源的有效利用。
形形色色的假貨（圖片來源：蘭卡斯特大學）
為了遏制假貨的蔓延，各種防偽和安全認證技術應運而生，其中比較典型的有密碼技術、RFID技術、全息技術、指紋識別技術、虹膜識別技術、物理不可克隆技術（PUF技術）。此外，筆者先前也介紹過一些創新型的防偽技術，主要是關於防偽標籤與標記。接下來，透過三個例子帶大家回顧一下：
案例一：瑞士洛桑聯邦理工學院開發的奈米水印防偽技術。這項技術透過在玻璃或陶瓷上打奈米水印來防偽。具有這種水印的產品，對於裸眼來說不可見，只有在紫外線下才可見，可用於防偽。
（圖片來源：瑞士洛桑聯邦理工學院 )
案例二：英國蘭卡斯特大學的研究人員發明的專利技術。該技術利用石墨烯及其他二維材料的“缺陷”創造出原子級的、無法複製的唯一標識。使用者只要用手機掃描一下標籤，就能判斷出商品真偽。
案例三：德國卡爾斯魯厄理工學院（KIT）和蔡司（ZEISS）公司的研究人員提出採用3D列印的微觀結構，例如全息圖，製作新型防偽標籤以改善防偽保護。
創新
技術
英國倫敦聖保羅大教堂內有一個設計奇特的環形結構迴廊，也稱為“耳語廊”。當兩個人貼近迴廊內壁站立時，即使一個人在一端對著迴廊竊竊私語，走廊另一端與他相隔遙遠的另一個人也可以清楚地聽到，猶如耳邊低語，“耳語廊”也因此得名。
倫敦聖保羅大教堂內的耳語廊（圖片來源：維基百科）
早在19世紀，英國著名科學家瑞利勳爵（Lord Rayleigh）就首次分析了其中的聲學原理並給出了物理解釋。他認為：這是由於聲波沿著迴廊光滑的牆內壁連續反射來進行傳播，傳播損耗很小。這種聲波模式也因此被命名為“耳語廊模式”，也稱為“迴音壁模式”。事實上，北京天壇的迴音壁也有類似的現象。
“耳語廊效應”不僅侷限於聲波，近來科學家們越來越多的興趣集中在光波。由於電磁波在從光密介質向光疏介質傳播時會發生全反射現象，當光線沿著旋轉對稱的幾何結構邊界內壁傳播時會發生連續的全反射，光束被約束在環形邊界上，從而產生類似的迴音壁現象。若光束繞幾何結構邊界行走一圈的光程滿足波長的整數倍時，會產生干涉加強現象即共振現象，其中用來約束光場的環形結構即被稱為“迴音壁模式光學微腔”。
舉例來說，美國賓夕法尼亞州立大學工程師開發的一種具有光學回音壁模式的諧振器。它能將光線沿著微型小球的圓周旋轉數百萬次，從而創造出一種基於微晶片的超靈敏感測器，用於感知運動、溫度、壓力、生物化學指標等。
在量子物理研究中，光學回音壁模式也有很好的應用。例如，美國國家標準與技術研究院（NIST）的研究人員團隊為了創造“糾纏的量子對”，設計出一種特殊定製的光學回音壁，即一個奈米級氮化矽諧振器。它能操控光線圍繞著微型賽道傳播，類似聲波圍繞著曲面牆壁暢通無阻地傳播。當選定波長的鐳射被引導到諧振器中時，由可見光與近紅外光的光子糾纏而成的光子對就會出現。
通常來說，安全性很高的標識應該特別能防偽。然而不幸的是，身份竊賊終於學會了複製複雜度很高的圖案。永久打敗身份竊賊的唯一途徑，就是創造一種無法複製的圖案。
筑波大學研究人員採用耳語廊光波創造出一種無法複製的圖案。透過這樣做，他們創造出了一個不可逾越的新型防偽系統。
這篇論文的高階作者 Yohei Yamamoto 教授解釋道：“我們使用光波而不是聲波來沿著微米級染料顆粒的凹坑形表面行走。這樣創造出了一種無法偽造的複雜彩色圖案。”
為了創造毫米尺寸的微晶片，研究人員首先沉積染料小顆粒，顆粒發出的熒光可以被開啟和關閉。然後，他們選擇性地以特定的圖案點亮晶片，圖案分為明亮顆粒的區域以及黑暗顆粒的區域。
每個染料顆粒都具有獨特的直徑和形狀。由於迴音廊效應的基礎原理（在這個案例中是光而不是聲），每個顆粒發出的熒光都是獨特的。這樣就在微晶片上創造出了一幅獨特的彩色圖案，也可以說是一個“指紋”，而這個“指紋”是無法被複制或者偽造的。