在现代科技的前沿，有一种被称为“超常表面”的神秘结构，它能够以前所未有的方式操控电磁波。最近，中国科学家在这一领域取得了突破性进展，他们发现了超常表面上一种非常规的现象，这可能对我们理解和利用电磁波的方式产生深远影响。

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这项由东南大学电磁空间研究所的邵瑞文博士和吴俊伟教授领衔的研究，深入探索了数字超常表面上散射波的复杂动力学。通过使用奇异值分解（SVD）技术，邵博士意外地发现了一个引人注目的不一致之处：非零奇异值的数量并不完全对应于超常表面内的“超原子”数量，而是大致相等。这一发现挑战了之前关于超常表面的建模方法。

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研究团队将数字编码的超常表面视为一个由两个网络组成的微波网络，包括被动结构和可调设备。这种组合成功地分离了编码状态对散射波的影响。在一系列推导和近似之后，团队发现数字编码超常表面的散射波可以表示为编码状态的二次多项式，其中包括常数项、一阶项和相邻代码的二阶项。

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邵博士解释说，这些项可以被认为是由相邻超原子的相互耦合引起的。常数项和中心元素的一阶模式主导了超原子的电流，而上下相邻元素的一阶模式居次，其余的相对较小。

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这项研究的实际应用非常广泛。研究人员通过全波模拟提取了这些电流模式，并基于这些模式准确预测了超常表面在任何编码状态下散射的电磁波。这项研究提供了一个高精度的半解析表达式，为我们从理论上研究超常表面的统计特性提供了强大的工具。

吴教授表示，如何评估超常表面传输信息的能力是在应用超常表面通信系统中亟待解决的问题。在这项研究中，研究人员提供了一种定量信息损失的新方法，这种损失是由相互耦合引起的。与普遍认识一致，随着元素周期的减小，信息损失增加。

参考资料：DOI： 10.1093/nsr/nwad299