La investigación realizada por el Dr. Ruiwen Shao y el Prof. Junwei Wu (Instituto del Espacio Electromagnético, Universidad del Sureste, Nanjing, China) nos enseña cómo las metasuperficies digitales pierden información.
Ruiwen Shao realizó la descomposición de valores singulares (SVD) en las ondas dispersas de metasuperficies digitales. Se dio cuenta de que el número de valores singulares distintos de cero no es igual al número de metaátomos, sino que se aproxima. "Este es un resultado muy inusual, contrario al método anterior de modelado de metasuperficies", afirma Shao.
Ruiwen Shao y Junwei Wu, junto con el director del laboratorio Tiejun Cui, intentaron determinar qué causa el valor singular redundante. El equipo considera la metasuperficie de codificación digital como una red de microondas que consta de dos redes, incluidas estructuras pasivas y dispositivos sintonizables. La composición separa con éxito el impacto de los estados de codificación en las ondas dispersas.
"La expresión obtenida mediante la fórmula de la cascada de redes de microondas todavía contiene un término de inversión de matriz, por lo que naturalmente nos preguntamos si la expansión de la serie de potencias tendrá un efecto en la simplificación", afirma Wu.
El equipo descubrió que después de una serie de derivaciones y aproximaciones, las ondas dispersas de la metasuperficie de codificación digital se pueden expresar como un polinomio de segundo orden de los estados de codificación, incluidos términos constantes, términos de primer orden y términos de segundo orden de estados adyacentes. códigos.
"La introducción del término de orden cero y los términos de segundo orden duplica el rango de la ecuación, lo cual es consistente con el número de valores singulares distintos de cero. Se puede considerar que estos términos son causados por el acoplamiento mutuo de meta adyacentes -átomos", dice Shao.
Los investigadores extrajeron estos patrones actuales mediante simulaciones de onda completa. Basándose en los patrones, predicen con precisión las ondas EM dispersas de la metasuperficie en cualquier estado de codificación.
"Una expresión semianalítica de alta precisión nos proporciona una poderosa herramienta para estudiar teóricamente las características estadísticas de las metasuperficies. Con la ayuda del modelo macroscópico, el acoplamiento mutuo de elementos se transforma en covarianza actual".
"Por lo tanto, finalmente encontramos que la distribución de probabilidad de la corriente en la metasuperficie es un conjunto de distribuciones normales dependientes. Comparamos la entropía diferencial de las corrientes distribuidas dependientes con la de las independientes e idénticas, y la diferencia entre ellas indica la pérdida de información de convertir señales digitales en ondas electromagnéticas", afirma Wu.
Cómo evaluar la capacidad de la metasuperficie para transmitir información es un problema urgente que debe resolverse en la aplicación de sistemas de comunicación de metasuperficie. En este estudio, los investigadores proporcionaron un método novedoso para cuantificar la pérdida de información causada por el acoplamiento mutuo. De acuerdo con la cognición común, la pérdida de información aumenta a medida que disminuye el período del elemento.
El artículo se publica en la revista National Science Review. .
Más información: Rui Wen Shao et al, Modelo macroscópico y modelo estadístico para caracterizar la información electromagnética de una metasuperficie de codificación digital, National Science Review (2023). DOI:10.1093/nsr/nwad299
Proporcionado por Science China Press
