Le metasuperfici spazio-temporali sono analizzate da una prospettiva informativa, in cui vengono rivelati e caratterizzati due meccanismi di transizione delle informazioni sull'estensione del gruppo e il controllo indipendente di più armoniche. Vengono analizzate anche le efficienze di transizione delle informazioni di questi meccanismi, che potrebbe essere utilizzato per prevedere la capacità del canale delle metasuperfici spazio-temporali per le comunicazioni wireless. Il quadro presentato e i risultati ottenuti sarebbero utili per gettare le basi per metasuperfici spazio-temporali basate sull'informazione.

metasuperfici spaziotemporali, guidato da modulazioni dinamiche ultraveloci, hanno aperto nuove possibilità per manipolare i modi armonici delle onde elettromagnetiche e generazioni di fenomeni fisici esotici, come la cancellazione della dispersione, Rottura della reciprocità di Lorentz, e illusioni Doppler. Negli ultimi anni, il rapido sviluppo delle tecnologie dell'informazione ha stimolato molte applicazioni di elaborazione delle informazioni per le metasuperfici, compreso l'imaging computazionale, comunicazioni senza fili, ed eseguire operazioni matematiche.

Con la crescente ricerca focalizzata sul tema dell'elaborazione delle informazioni con metasuperfici, è urgentemente necessaria una teoria generale per caratterizzare le capacità di elaborazione delle informazioni delle metasuperfici spazio-temporali. In un nuovo articolo pubblicato su Scienza e applicazioni della luce , Il gruppo del Prof. Tie Jun Cui presso la Southeast University (SEU) ha riportato una svolta su questo argomento. In questo lavoro, vengono proposti e analizzati i meccanismi di transizione delle informazioni delle metasuperfici spazio-temporali, in cui l'estensione di gruppo e il controllo indipendente di più armoniche sono rivelati e caratterizzati come due principali meccanismi di transizione dell'informazione delle metasuperfici spazio-temporali.

Nello specifico, il meccanismo di estensione del gruppo potrebbe essere adottato per estendere gli stati della fase di uscita di ciascun meta-atomo di un fattore q, dove q è una funzione sulla periodicità di modulazione, stati di fase in ingresso, e indice armonico. Di conseguenza, gli stati di risposta spettrale in uscita della metasuperficie spaziotemporale sono notevolmente estesi, tale che si potrebbero ottenere manipolazioni più accurate delle informazioni elettromagnetiche senza aumentare la complessità progettuale delle metasuperfici.

Inoltre, i ricercatori hanno dimostrato che potrebbe essere realizzato anche il controllo indipendente delle risposte spettrali della metasuperficie spaziotemporale. Il controllo indipendente di più armoniche potrebbe aprire nuove possibilità per il multitasking basato sulla metasuperficie, mediante il quale l'informazione elettromagnetica potrebbe essere elaborata in modo indipendente con canali a gap di frequenza. Viene eseguito un esperimento di proof-of-concept nel regime delle microonde per verificare i meccanismi dell'estensione del gruppo e del controllo indipendente di più armoniche con la metasuperficie spazio-temporale.

Incorporando il modello proposto con la teoria dell'entropia di Shannon, gli autori hanno inoltre scoperto le efficienze di transizione delle informazioni delle metasuperfici spazio-temporali rispetto ai due meccanismi precedenti. I risultati ottenuti potrebbero essere applicati per prevedere la capacità del canale della metasuperficie spaziotemporale, che sarebbe utile per guidare l'analisi e la progettazione di metasuperfici spazio-temporali per le comunicazioni wireless. Inoltre, hanno dimostrato che le risposte spettrali in uscita della metasuperficie spaziotemporale possono aiutare a dimostrare il piccolo teorema di Fermat, che a sua volta potrebbe fornire ulteriori indizi per comprendere le risposte degli spettri non scomparsi delle metasuperfici spazio-temporali.

"La teoria proposta stabilisce un quadro quantitativo per caratterizzare le capacità di transizione delle informazioni delle metasuperfici spazio-temporali, che fornisce approfondimenti fisici più profondi nella comprensione delle metasuperfici spazio-temporali dal punto di vista dell'informazione, e offre nuovi approcci per facilitare l'analisi e la progettazione. Il quadro presentato e i risultati ottenuti, con ampia applicabilità spettrale, sarebbe utile per gettare le basi per future ricerche sul regime delle metasuperfici spazio-temporali basate sull'informazione, e dovrebbe consentire nuove applicazioni orientate alle informazioni tra cui l'ingegneria del fronte d'onda armonica cognitiva, imaging computazionale intelligente, e le comunicazioni wireless di sesta generazione (6G), " concludono gli scienziati.