علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
“A Very Unusual Result” – Chinese Scientists Uncover Strange Metasurface Phenomena
(SCIENCE CHINA PRESS – بواسطة: مطبعة العلوم الصينية)
ملخص المقالة:
تستكشف دراسة حديثة لعلماء صينيين الديناميكيات المعقدة للموجات المتناثرة في السطح الرقمي الفوقي، حيث تم اكتشاف أن عدد القيم الفردية غير الصفرية لا يتطابق بدقة مع عدد الذرات الفوقية داخل السطح الفوقي، وذلك باستخدام تقنية تحليل القيمة الفردية. وهذه نتيجة غير عادية للغاية، وتتعارض مع طريقة النمذجة السابقة للأسطح الفوقية. وقد قدم الباحثون طريقة جديدة لفقدان المعلومات الكمي الناجم عن الاقتران المتبادل.
( المقالة )
تستكشف دراسة حديثة بقيادة الدكتور روين شاو والبروفيسور جونوي وو من معهد الفضاء الكهرومغناطيسي في جامعة ساوث إيست في نانجينغ الصينية، الديناميكيات المعقدة للموجات المتناثرة في السطح الرقمي الفوقي.
وباستخدام تقنية تحليل القيمة الفردية (singular value decomposition – SVD) ، اكتشف الدكتور شاو تباينا رائعا: عدد القيم الفردية غير الصفرية لا يتطابق بدقة مع عدد الذرات الفوقية داخل السطح الفوقي. وبدلا من ذلك، فهي متساوية تقريبا، مما يلقي الضوء على السلوك المعقد لهذه الهياكل الكهرومغناطيسية. “هذه نتيجة غير عادية للغاية، وهو ما يتعارض مع طريقة النمذجة السابقة للأسطح الفوقية”، “يقول الدكتور شاو.
وقد وجد الفريق أنه بعد سلسلة من الاشتقاقات والتقريبات، يمكن التعبير عن الموجات المتناثرة لسطح الترميز الرقمي الفوقي على أنها كثيرة حدود من الدرجة الثانية لحالات الترميز، بما في ذلك الحد الثابت والمصطلحات من الدرجة الأولى والمصطلحات من الدرجة الثانية للرموز المجاورة. “إن إدخال حد الترتيب الصفري والحدود من الدرجة الثانية يضاعف رتبة المعادلة، وهو ما يتوافق مع عدد القيم الفردية غير الصفرية. يمكن اعتبار هذه المصطلحات ناتجة عن الاقتران المتبادل للذرات الفوقية المتجاورة”، يقول الدكتور شاو.
تطبيقات عملية واستنتاج
استخرج الباحثون هذه الأنماط الحالية من خلال محاكاة الموجة الكاملة. وبناء على الأنماط، يتوقعون بدقة موجات الكهرومغناطيسية المتناثرة للسطح الفوقي في أي حالة ترميز. “يوفر التعبير شبه التحليلي عالي الدقة أداة قوية لنا لدراسة الخصائص الإحصائية للأسطح الفوقية نظريا. بمساعدة النموذج العياني، يتم تحويل الاقتران المتبادل للعناصر إلى التباين الحالي.
ومن ثم، وجدنا أخيرا أن التوزيع الاحتمالي للتيار على السطح الفوقي هو مجموعة من التوزيعات الطبيعية التابعة. نقارن الإنتروبيا التفاضلية للتيارات الموزعة التابعة مع التيارات المستقلة والمتطابقة، ويشير الفرق بينهما إلى فقدان المعلومات لتحويل الإشارات الرقمية إلى موجات كهرومغناطيسية”، يقول البروفيسور وو.
وكيفية تقييم قدرة السطح الفوقي على نقل المعلومات هي مشكلة ملحة يجب حلها في تطبيق أنظمة اتصالات السطح الفوقي. وفي هذه الدراسة، قدم الباحثون طريقة جديدة لفقدان المعلومات الكمي الناجم عن الاقتران المتبادل. وتمشيا مع الإدراك المشترك، يزداد فقدان المعلومات مع انخفاض فترة العنصر.
*تمت الترجمة بتصرف
المرجع:
“Macroscopic model and statistical model to characterize electromagnetic information of a digital coding metasurface” by Rui Wen Shao, Jun Wei Wu, Zheng Xing Wang, Hui Xu, Han Qing Yang, Qiang Cheng and Tie Jun Cui, 29 November 2023, National Science Review. DOI: 10.1093/nsr/nwad299
المصدر:
الهوامش:
[1] تعد الأسطح الفوقية (الفائقة أو الخارقة) موضوعا لأبحاث مهمة وتستخدم في تطبيقات مختلفة نظرا لقدرتها الفريدة على معالجة الموجات الكهرومغناطيسية في ترددات الميكروويف والترددات الضوئية. تتميز مواد الألواح الاصطناعية هذه، والتي تتكون عادة من بقع معدنية أو نقوش عازلة في تكوينات مستوية أو متعددة الطبقات بسمك طول موجي فرعي، بمزايا الوزن الخفيف وسهولة التصنيع والقدرة على التحكم في انتشار الموجة على السطح وفي المساحة الحرة المحيطة. المصدر: https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2017-0120/html?lang=en