Zacznijmy od tego, że metapowierzchnie są strukturami zaprojektowanymi do kontrolowania właściwości fal elektromagnetycznych, takich jak ich faza, amplituda czy kierunek. W nowym podejściu do tematu Chińczycy wykorzystali możliwość programowania powierzchni w czasie, dzięki czemu może ona wykonywać różne operacje matematyczne. Członkowie zespołu badawczego zademonstrowali między innymi transformatę Fouriera oraz splot. Są to jedne z podstawowych operacji wykorzystywanych w przetwarzaniu sygnałów. Ich bezpośrednie wykonywanie na fali może w przyszłości ograniczyć konieczność stosowania części klasycznej elektroniki odpowiedzialnej za cyfrową obróbkę danych.
Czytaj też: Komputer kwantowy i silnik zbudowany z kubitu. Tak termodynamika wchodzi do przyszłości obliczeń
Rozwiązanie to powinno mieć szczególne znaczenie dla radarów. Transformata Fouriera pozwala analizować częstotliwości sygnału, co może służyć między innymi do określania prędkości poruszających się obiektów. Splot z kolei może służyć do porównywania sygnałów i określania ich charakterystycznych wzorców. Najważniejszą cechą całego układu jest jego programowalność. Ta sama powierzchnia może zostać skonfigurowana do wykonywania różnych operacji poprzez zmianę odpowiedniej sekwencji kodowania. Nie trzeba więc tworzyć osobnego układu dla każdego rodzaju obliczeń.
Obliczenia falowe zyskują w ostatnim czasie na popularności. Dlaczego? Odpowiedź jest prosta: zamiast wykonywać wszystkie operacje za pomocą procesora, naukowcy wykorzystują fizyczne właściwości fal do realizowania części matematycznych transformacji. Poza radarami takie podejście mogłoby się sprawdzić w technologiach komunikacyjnych, przetwarzaniu sygnałów czy przyszłych sieciach bezprzewodowych. Metapowierzchnie są już intensywnie badane jako sposób na bardziej elastyczne sterowanie falami elektromagnetycznymi.
Czytaj też: Eksplozja w Hiroszimie stworzyła materiał, jakiego wcześniej nie znała nauka
Nie oznacza to jednak, że postęp opisany na łamach Nature Communications sprawi, iż klasyczne procesory natychmiast pójdą w odstawkę. Opracowany system nadal korzysta z elektroniki sterującej, a jego obecne możliwości są ograniczone. Naukowcy muszą jeszcze zwiększyć szybkość działania, dokładność, a także efektywność energetyczną rozwiązania. Eksperyment pokazuje jednak coś istotnego: w niektórych zastosowaniach obliczenia mogą być wykonywane nie dopiero po odebraniu i zdigitalizowaniu informacji, lecz bezpośrednio przez samą falę.
Źródło: Nature Communications
