a, La ilustración conceptual de la manipulación de la transmisión de ondas electromagnéticas a través de la metasuperficie espacio-temporal. B, Los estados de la fase de entrada del metaátomo con N =4. C, Diagrama de Cayley del grupo de productos Z_N × Z_q (Z_4 × Z_3) que genera N × q (4 × 3) estados de fase de salida. D, Los estados espectrales de salida generados de cada metaátomo e, El esquema del control independiente de las respuestas espectrales del metaátomo en dos armónicos, en el que cada línea conecta las respuestas espectrales del metaátomo generadas por la misma secuencia temporal. Crédito:Haotian Wu, Xin Xin Gao, Lei Zhang, Guo Dong Bai, Qiang Cheng, Lianlin Li, y Tie Jun Cui
Las metasuperficies espacio-temporales se analizan desde una perspectiva de información, en el que se revelan y caracterizan dos mecanismos de transición de información sobre extensión de grupo y control independiente de múltiples armónicos. También se analizan las eficiencias de transición de información de estos mecanismos, que podría usarse para predecir la capacidad de canal de las metasuperficies espacio-temporales para comunicaciones inalámbricas. El marco presentado y los resultados obtenidos serían útiles para sentar las bases de las metasuperficies espacio-temporales basadas en información.
Metasuperficies espacio-temporales, impulsado por modulaciones dinámicas ultrarrápidas, han abierto nuevas posibilidades para manipular los modos armónicos de ondas electromagnéticas y generaciones de fenómenos físicos exóticos, como la cancelación de la dispersión, Ruptura de la reciprocidad de Lorentz, e ilusiones Doppler. En años recientes, El rápido desarrollo de las tecnologías de la información ha estimulado muchas aplicaciones de procesamiento de información para metasuperficies, incluyendo imágenes computacionales, comunicaciones inalámbricas, y realizar operaciones matemáticas.
Con el aumento de la investigación centrada en el tema del procesamiento de información con metasuperficies, Se requiere urgentemente una teoría general para caracterizar las habilidades de procesamiento de información de las metasuperficies espacio-temporales. En un nuevo artículo publicado en Ciencias de la luz y aplicaciones , El grupo del profesor Tie Jun Cui en la Universidad del Sureste (SEU) ha informado sobre un gran avance en este tema. En este trabajo, Se proponen y analizan los mecanismos de transición de información de las metasuperficies espacio-temporales, en el que la extensión del grupo y el control independiente de múltiples armónicos se revelan y caracterizan como dos importantes mecanismos de transición de información de las metasuperficies espacio-temporales.
Específicamente, El mecanismo de extensión de grupo podría adoptarse para extender los estados de fase de salida de cada metaátomo en un factor de q, donde q es una función sobre la periodicidad de la modulación, estados de fase de entrada, e índice armónico. Respectivamente, los estados de respuesta espectral de salida de la metasuperficie espacio-temporal se extienden en gran medida, de modo que se podrían obtener manipulaciones más precisas de la información electromagnética sin aumentar la complejidad del diseño de las metasuperficies.
Adicionalmente, los investigadores demostraron que el control independiente de las respuestas espectrales de la metasuperficie espacio-temporal también podría realizarse. El control independiente de múltiples armónicos podría abrir nuevas posibilidades para la multitarea basada en metasuperficie, mediante el cual la información electromagnética podría procesarse de forma independiente con canales con intervalos de frecuencia. Se realiza un experimento de prueba de concepto en el régimen de microondas para verificar los mecanismos de extensión del grupo y el control independiente de múltiples armónicos con la metasuperficie espacio-temporal.
Al incorporar el modelo propuesto con la teoría de la entropía de Shannon, los autores descubrieron además las eficiencias de transición de información de las metasuperficies espacio-temporales con respecto a los dos mecanismos anteriores. Los resultados obtenidos podrían aplicarse para predecir la capacidad de canal de la metasuperficie espacio-temporal, lo cual sería útil para guiar el análisis y diseño de metasuperficies espacio-temporales para comunicaciones inalámbricas. Es más, demostraron que las respuestas espectrales de salida de la metasuperficie espacio-temporal pueden ayudar a probar el pequeño teorema de Fermat, lo que a su vez podría proporcionar más pistas para comprender las respuestas espectrales no desaparecidas de las metasuperficies espacio-temporales.
"La teoría propuesta establece un marco cuantitativo para caracterizar las capacidades de transición de información de las metasuperficies espacio-temporales, que proporciona conocimientos físicos más profundos para comprender las metasuperficies espacio-temporales desde la perspectiva de la información, y ofrece nuevos enfoques para facilitar el análisis y el diseño. El marco presentado y los resultados obtenidos, con una amplia aplicabilidad espectral, Sería útil para sentar las bases para futuras investigaciones sobre el régimen de metasuperficies espacio-temporales basadas en información, y se espera que permita nuevas aplicaciones orientadas a la información, incluida la ingeniería de frente de onda armónica cognitiva, imagen computacional inteligente, y las comunicaciones inalámbricas de sexta generación (6G), "concluyen los científicos.
