Análise quantitativa precisa da perda de informações de metassuperfícies digitais causadas por acoplamento mútuo
A metassuperfície é dividida em três espaços:o espaço de codificação, o espaço atual e o espaço de onda. Os três espaços são compostos pelos sinais de controle digital e pelos dispositivos sintonizáveis, pelas correntes nas estruturas passivas e pelos dispositivos sintonizáveis, e pelos campos na região de interesse, respectivamente. Crédito:Science China Press Ruiwen Shao e Prof. Junwei Wu (Instituto de Espaço Eletromagnético, Universidade do Sudeste, Nanjing, China) nos ensina como as metassuperfícies digitais perdem informações.
A decomposição de valores singulares (SVD) foi realizada nas ondas espalhadas de metassuperfícies digitais por Ruiwen Shao. Ele notou que o número de valores singulares diferentes de zero não é igual ao número de metaátomos, mas se aproxima dele. “Este é um resultado muito incomum, contrário ao método anterior de modelagem de metassuperfícies”, diz Shao.
Ruiwen Shao e Junwei Wu, juntamente com o diretor do laboratório Tiejun Cui, procuraram determinar o que causa o valor singular redundante. A equipe considera a metasuperfície de codificação digital como uma rede de micro-ondas que consiste em duas redes, incluindo estruturas passivas e dispositivos sintonizáveis. A composição separa com sucesso o impacto dos estados de codificação nas ondas espalhadas.
"A expressão obtida pela fórmula da cascata da rede de micro-ondas ainda contém o termo de inversão da matriz, então naturalmente nos perguntamos se a expansão da série de potências terá um efeito na simplificação", diz Wu.
A equipe descobriu que, após uma série de derivações e aproximações, as ondas dispersas da metassuperfície de codificação digital podem ser expressas como um polinômio de segunda ordem dos estados de codificação, incluindo termo constante, termos de primeira ordem e termos de segunda ordem de adjacentes. códigos. O termo constante e o padrão de primeira ordem do elemento central dominam a corrente do metaátomo. Os padrões de primeira ordem dos elementos adjacentes superiores e inferiores ficam em segundo lugar, e os restantes são relativamente pequenos. Crédito:Science China Press "A introdução do termo de ordem zero e dos termos de segunda ordem dobra a classificação da equação, o que é consistente com o número de valores singulares diferentes de zero. Esses termos podem ser considerados causados pelo acoplamento mútuo de meta adjacentes -átomos", diz Shao.
Os pesquisadores extraíram esses padrões atuais por meio de simulações de ondas completas. Com base nos padrões, eles prevêem com precisão as ondas EM espalhadas da metassuperfície em qualquer estado de codificação.
"Uma expressão semianalítica de alta precisão fornece uma ferramenta poderosa para estudarmos teoricamente as características estatísticas das metassuperfícies. Com a ajuda do modelo macroscópico, o acoplamento mútuo de elementos é transformado em covariância atual."
"Portanto, finalmente descobrimos que a distribuição de probabilidade da corrente na metassuperfície é um conjunto de distribuições normais dependentes. Comparamos a entropia diferencial das correntes distribuídas dependentes com a das independentes e idênticas, e a diferença entre elas indica a perda de informação de convertendo sinais digitais em ondas eletromagnéticas", diz Wu.
Como avaliar a capacidade da metassuperfície de transmitir informações é um problema urgente a ser resolvido na aplicação de sistemas de comunicação de metassuperfícies. Neste estudo, os pesquisadores forneceram um novo método para quantificar a perda de informação causada pelo acoplamento mútuo. Consistente com a cognição comum, a perda de informação aumenta à medida que o período do elemento diminui.
O artigo foi publicado na revista National Science Review .
Mais informações: Rui Wen Shao et al, Modelo macroscópico e modelo estatístico para caracterizar informações eletromagnéticas de uma metassuperfície de codificação digital, National Science Review (2023). DOI:10.1093/nsr/nwad299 Fornecido pela Science China Press
