Spatiotemporala metasurfar analyseras ur ett informationsperspektiv, där två informationsövergångsmekanismer om gruppförlängning och oberoende kontroll av flera övertoner avslöjas och karakteriseras. Informationseffektiviteten hos dessa mekanismer analyseras också, som kan användas för att förutsäga kanalkapaciteten för de spatiotemporala metasytorna för trådlös kommunikation. Den presenterade ramen och de resultat som uppnåtts skulle vara till hjälp för att lägga grunden för informationsbaserade spatiotemporala metasytor.

Spatiotemporala metasytor, drivs av ultrasnabba dynamiska moduler, har öppnat nya möjligheter för att manipulera de harmoniska lägena för elektromagnetiska vågor och generationer av exotiska fysiska fenomen, såsom dispersionsavbokning, Lorentz ömsesidighet bryter, och Doppler -illusioner. Under de senaste åren har snabb utveckling av informationsteknik har stimulerat många informationsbehandlingsapplikationer för metasytor, inklusive beräkningsavbildning, trådlös kommunikation, och utföra matematiska operationer.

Med ökande forskning fokuserad på ämnet informationsbehandling med metasytor, en allmän teori krävs brådskande för att karakterisera informationsbehandlingsförmågan hos de spatiotemporala metasytorna. I en ny artikel publicerad i Ljusvetenskap och applikationer , Prof. Tie Jun Cuis grupp vid Southeast University (SEU) har rapporterat ett genombrott i detta ämne. I det här arbetet, informationsövergångsmekanismerna för spatiotemporala metasytor föreslås och analyseras, där gruppförlängningen och oberoende kontroll av flera övertoner avslöjas och karakteriseras som två stora informationsövergångsmekanismer för de spatiotemporala metasytorna.

Specifikt, gruppförlängningsmekanismen skulle kunna antas för att förlänga utgångsfasstillstånden för varje meta-atom med en faktor q, där q är en funktion under moduleringsperiodiciteten, ingångsfastillstånd, och harmoniskt index. Följaktligen, utgångsspektralresponstillstånden för den spatiotemporala metasytan förlängs kraftigt, så att mer exakta manipuleringar av den elektromagnetiska informationen kunde erhållas utan att öka metasytornas konstruktionskomplexitet.

Dessutom, forskarna visade att den oberoende kontrollen av spektralreaktionerna från den spatiotemporala metasytan också kunde realiseras. Den oberoende kontrollen av flera övertoner kan öppna nya möjligheter för den metasytbaserade multitaskingen, genom vilken elektromagnetisk information oberoende kan bearbetas med frekvensgapade kanaler. Ett proof-of-concept-experiment utförs i mikrovågsregimen för att verifiera mekanismerna för gruppförlängningen och oberoende kontroll av flera övertoner med den spatiotemporala metasytan.

Genom att införliva den föreslagna modellen med Shannons entropiteori, författarna upptäckte vidare informationsövergångseffektiviteten hos de spatiotemporala metasytorna med avseende på ovanstående två mekanismer. De erhållna resultaten kan tillämpas för att förutsäga kanalkapaciteten för den spatiotemporala metasytan, vilket skulle vara till hjälp för att vägleda analysen och utformningen av spatiotemporala metasytor för trådlös kommunikation. Dessutom, de visade att de utgående spektralsvaren för den spatiotemporala metasytan kan hjälpa till att bevisa Fermats lilla sats, som i sin tur kan ge fler ledtrådar för att förstå de icke-försvunna spektrasvaren hos de spatiotemporala metasytorna.

"Den föreslagna teorin upprättar ett kvantitativt ramverk för att karakterisera informationsövergångsfunktionerna för de spatiotemporala metasytorna, som ger djupare fysisk insikt i att förstå spatiotemporala metasytor ur informationsperspektivet, och erbjuder nya metoder för att underlätta analys och design. Den presenterade ramen och erhållna resultat, med omfattande spektral tillämpbarhet, skulle vara till hjälp att lägga grunden för framtida undersökningar av regimen för informationsbaserade spatiotemporala metasurfar, och förväntas möjliggöra nya informationsorienterade applikationer inklusive kognitiv harmonisk vågfrontsteknik, intelligent beräknad bildbehandling, och den sjätte generationens (6G) trådlösa kommunikation, "konstaterar forskarna.