Вчені виявили дивні метаповерхневі явища

Нещодавнє дослідження під керівництвом доктора Руйвен Шао та професора Цзюньвей Ву з Інституту електромагнітного простору Південно-Східного університету в Нанкіні, Китай, досліджує складну динаміку розсіяних хвиль у цифрових метаповерхнях. Використовуючи техніку сингулярного розкладання (SVD), д-р Шао виявив дивовижну невідповідність: кількість ненульових сингулярних значень не відповідає точно числу метаатомів у межах метаповерхні. Натомість він приблизно рівний, що проливає світло на складну поведінку цих електромагнітних структур. «Це дуже незвичайний результат, який суперечить попередньому методу моделювання метаповерхні», — каже Шао.

Ruiwen Shao і Junwei Wu разом з директором лабораторії Tiejun Cui намагалися визначити, що спричиняє надлишкове одиничне значення. Команда розглядає метаповерхню цифрового кодування як мікрохвильову мережу, що складається з двох мереж, включаючи пасивні структури та регульовані пристрої. Композиція вдало розділяє вплив кодуючих станів на розсіяні хвилі. «Вираз, отриманий за допомогою каскадної формули мікрохвильової мережі, все ще містить член інверсії матриці, тому ми, природно, задаємося питанням, чи вплине розширення степеневого ряду на спрощення». Ву каже.

Команда виявила, що після ряду виведень і наближень розсіяні хвилі метаповерхні цифрового кодування можна виразити як поліном другого порядку станів кодування, включаючи постійний член, члени першого порядку та члени другого порядку суміжних коди. «Введення члена нульового порядку та членів другого порядку подвоює ранг рівняння, що узгоджується з кількістю ненульових сингулярних значень. Ці терміни можна вважати спричиненими взаємним зчепленням сусідніх метаатомів». Шао каже.

Практичні застосування та висновок

Дослідники витягли ці моделі струму за допомогою повнохвильового моделювання. На основі шаблонів вони точно передбачають розсіяні електромагнітні хвилі метаповерхні в будь-якому стані кодування. «Напіваналітичний вираз високої точності є потужним інструментом для теоретичного вивчення статистичних характеристик метаповерхонь. За допомогою макроскопічної моделі взаємний зв’язок елементів перетворюється на поточну коваріацію. Таким чином, ми зрештою виявили, що ймовірний розподіл струму на метаповерхні є набором залежних нормальних розподілів. Ми порівнюємо диференціальну ентропію залежних розподілених струмів з незалежними та ідентичними, і різниця між ними свідчить про втрату інформації при перетворенні цифрових сигналів в електромагнітні хвилі». Ву каже.

Як оцінити здатність метаповерхні передавати інформацію є актуальною проблемою, яку необхідно вирішити при застосуванні систем зв’язку метаповерхні. У цьому дослідженні дослідники запропонували новий метод кількісного визначення втрати інформації, викликаної взаємним зв’язком. Відповідно до загального пізнання, втрата інформації зростає, коли період елемента зменшується.