Nøjagtig kvantitativ analyse af informationstab fra digitale metasurfaces forårsaget af gensidig kobling
Forskning foretaget af Dr. Ruiwen Shao og Prof. Junwei Wu (Institute of Electromagnetic Space, Southeast University, Nanjing, Kina) lærer os om, hvordan digitale metaoverflader mister information.
Singular value-dekomponering (SVD) blev udført på de spredte bølger af digitale metasurfaces af Ruiwen Shao. Han bemærkede, at antallet af entalsværdier, der ikke er nul, ikke er lig med antallet af metaatomer, men tilnærmer det. "Dette er et meget usædvanligt resultat, som er i modstrid med den tidligere modelleringsmetode for metasurfaces," siger Shao.
Ruiwen Shao og Junwei Wu søgte sammen med laboratoriedirektør Tiejun Cui at finde ud af, hvad der forårsager den overflødige singularværdi. Teamet betragter den digitale kodende metasurface som et mikrobølgenetværk, der består af to netværk, inklusive passive strukturer og tunbare enheder. Sammensætningen adskiller med succes virkningen af kodningstilstandene på de spredte bølger.
"Udtrykket opnået med mikrobølgenetværkskaskadeformlen indeholder stadig matrixinversionsudtryk, så vi spekulerer naturligvis på, om udvidelse af strømserier vil have en effekt på forenklingen," siger Wu.
Holdet fandt ud af, at efter en række afledninger og tilnærmelser kan de spredte bølger af den digitale kodende metasflade udtrykkes som et andenordens polynomium af kodningstilstandene, inklusive konstantled, førsteordens termer og andenordens termer af tilstødende koder.
"Introduktionen af nulordensleddet og andenordensleddet fordobler ligningens rang, hvilket er i overensstemmelse med antallet af entalsværdier, der ikke er nul. Disse led kan anses for at være forårsaget af den gensidige kobling af tilstødende meta -atomer," siger Shao.
Forskerne udtog disse nuværende mønstre gennem fuldbølgesimuleringer. Baseret på mønstrene forudsiger de nøjagtigt de spredte EM-bølger af metasoverfladen i enhver kodende tilstand.
"Et semi-analytisk udtryk med høj præcision giver os et kraftfuldt værktøj til at studere de statistiske karakteristika af metasurfaces teoretisk. Ved hjælp af den makroskopiske model transformeres den gensidige kobling af elementer til aktuel kovarians."
"Derfor fandt vi endelig ud af, at sandsynlighedsfordelingen af strøm på metasfladen er et sæt af afhængige normalfordelinger. Vi sammenligner differentialentropien af afhængige distribuerede strømme med uafhængige og identiske strømme, og forskellen mellem dem indikerer informationstabet af konvertere digitale signaler til elektromagnetiske bølger," siger Wu.
Hvordan man vurderer metasurfacens evne til at transmittere information er et presserende problem, der skal løses ved anvendelsen af metasurface kommunikationssystemer. I denne undersøgelse fremlagde forskerne en ny metode til at kvantificere informationstab forårsaget af gensidig kobling. I overensstemmelse med den almindelige kognition øges informationstabet, efterhånden som elementperioden falder.
Artiklen er publiceret i tidsskriftet National Science Review .
Flere oplysninger: Rui Wen Shao et al., Makroskopisk model og statistisk model til at karakterisere elektromagnetisk information af en digital kodende metasurface, National Science Review (2023). DOI:10.1093/nsr/nwad299
Leveret af Science China Press
Sidste artikelFysikere udvikler nyt solcelledesign for bedre effektivitet
Næste artikelNy skymodel kan hjælpe med klimaforskning
Varme artikler
-
At rette op på en forkert, kernefysikere forbedrer præcisionen af neutrinoundersøgelserPå University of Notre Dame, en del af Oak Ridge Deuterated Spectroscopic Array målte en reaktion, der forårsager støj i nogle neutrino-detektorer. Kredit:Michael Febbraro/ORNL, US Department of Energ -
Maskinlæring afslører hurtig materialeklassificeringEn ny anvendelse af kunstig intelligens fra University of Tokyo beregner automatisk materialeegenskaber og strukturer fra spektrale scanninger, giver et kraftfuldt værktøj til karakterisering af nye f -
Strukturdannelse i miniorganerOversigt over en menneskelig mælkekirtelorganoid med mange grene, der ender i sfæriske alveoler. Kredit:Benedikt Buchmann Udviklingen af alveoler i organoider afledt af brystkirtelvæv følger de -
Bevis for topkvarker ved kollisioner mellem tunge kernerCMS -kandidatbegivenhed for en topkvark og antitopkvark, der producerer en elektron, en muon og jetfly, der stammer fra bunden (b) kvarker. Kredit:CERN Resultatet af nyere forskning fra CMS -samar