As metassuperfícies espaço-temporais são analisadas a partir de uma perspectiva de informação, em que dois mecanismos de transição de informação sobre extensão de grupo e controle independente de múltiplos harmônicos são revelados e caracterizados. As eficiências de transição de informações desses mecanismos também são analisadas, que poderia ser usado para prever a capacidade do canal das metassuperfícies espaço-temporais para comunicações sem fio. A estrutura apresentada e os resultados obtidos seriam úteis para estabelecer as bases para metassuperfícies espaço-temporais baseadas em informações.

Metassuperfícies espaço-temporais, impulsionado por modulações dinâmicas ultrarrápidas, abriram novas possibilidades para manipular os modos harmônicos de ondas eletromagnéticas e gerações de fenômenos físicos exóticos, como cancelamento de dispersão, Quebra de reciprocidade Lorentz, e ilusões Doppler. Nos últimos anos, o rápido desenvolvimento de tecnologias de informação tem estimulado muitas aplicações de processamento de informação para metassuperfícies, incluindo imagens computacionais, comunicações sem fio, e realizar operações matemáticas.

Com o aumento da pesquisa focada no tópico de processamento de informações com metassuperfícies, uma teoria geral é urgentemente necessária para caracterizar as habilidades de processamento de informação das metassuperfícies espaço-temporais. Em um novo artigo publicado em Ciência leve e aplicações , O grupo do Prof. Tie Jun Cui na Southeast University (SEU) relatou um avanço neste tópico. Nesse trabalho, os mecanismos de transição de informação de metassuperfícies espaço-temporais são propostos e analisados, no qual a extensão do grupo e o controle independente de múltiplos harmônicos são revelados e caracterizados como os dois principais mecanismos de transição de informação das metassuperfícies espaço-temporais.

Especificamente, o mecanismo de extensão de grupo pode ser adotado para estender os estados de fase de saída de cada meta-átomo por um fator de q, onde q é uma função sobre a periodicidade de modulação, estados de fase de entrada, e índice harmônico. De acordo, os estados de resposta espectral de saída da metassuperfície espaço-temporal são amplamente estendidos, de modo que manipulações mais precisas da informação eletromagnética poderiam ser obtidas sem aumentar a complexidade do projeto das metassuperfícies.

Adicionalmente, os pesquisadores demonstraram que o controle independente das respostas espectrais da metassuperfície espaço-temporal também pode ser realizado. O controle independente de múltiplos harmônicos pode abrir novas possibilidades para a multitarefa baseada em metassuperfície, pelo qual a informação eletromagnética poderia ser processada independentemente com canais com intervalo de frequência. Um experimento de prova de conceito é realizado no regime de microondas para verificar os mecanismos de extensão do grupo e controle independente de múltiplos harmônicos com a metassuperfície espaço-temporal.

Ao incorporar o modelo proposto com a teoria da entropia de Shannon, os autores descobriram ainda as eficiências de transição de informação das metassuperfícies espaço-temporais com respeito aos dois mecanismos acima. Os resultados obtidos podem ser aplicados para prever a capacidade do canal da metassuperfície espaço-temporal, o que seria útil para orientar a análise e projeto de metassuperfícies espaço-temporais para comunicações sem fio. Além disso, eles demonstraram que as respostas espectrais de saída da metassuperfície espaço-temporal podem ajudar a provar o pequeno teorema de Fermat, o que, por sua vez, pode fornecer mais pistas para entender as respostas espectrais não desaparecidas das metassuperfícies espaço-temporais.

"A teoria proposta estabelece uma estrutura quantitativa para caracterizar as capacidades de transição de informação das metassuperfícies espaço-temporais, que fornece insights físicos mais profundos na compreensão de metassuperfícies espaço-temporais a partir da perspectiva da informação, e oferece novas abordagens para facilitar a análise e design. O quadro apresentado e os resultados obtidos, com ampla aplicabilidade espectral, seria útil para estabelecer as bases para pesquisas futuras sobre o regime de metassuperfícies espaço-temporais baseadas em informações, e espera-se que habilite novas aplicações orientadas à informação, incluindo engenharia cognitiva harmônica de frente de onda, imagem computacional inteligente, e as comunicações sem fio de 6ª geração (6G), "concluem os cientistas.