超表面對電磁波的信息調製理論
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超表面如何調製電磁波？調製過程由哪些參數決定？遵循何種規律？研究者提出超表面遠場信息理論，指出超表面遠場輻射信息由超表面的孔徑函數及電磁波的頻率決定。
超表面是一種厚度遠小於電磁波長的人工層狀材料，可對入射電磁波的幅度、相位、極化等多種屬性進行靈活有效的調控，從而實現很多複雜而有意思的超常功能。近年來，隨著數字編碼超表面和信息超表面的提出，超表面研究已經從原始的物理、光學和材料科學領域擴展到數字和信息領域。從信息角度分析和設計超表面，拓展其在計算成像、無線通信、數學運算等領域中的應用已經成為新趨勢。
近期，東南大學崔鐵軍教授團隊與北京大學李廉林教授合作，提出了超表面的信息理論。研究人員分析超表面編碼信息與遠場方向圖的關係，並結合勒貝格空間的不確定性原理，分析計算出超表面空間輻射的信息容量上限，該上限由超表面的孔徑函數及入射電磁波的頻率所決定。相關成果在線發表於《國家科學評論》（National Science Review, NSR），第一作者為東南大學博士研究生吳浩天。
（a）k空間的一組測量位置分布；（b）遠場電磁輻射強度的理論分布；（c，d）1比特超表面的無序相位圖案及所產生的遠場強度分布；（e）不同尺寸和相位的1比特超表面的輻射方向圖所蘊含信息的理論值和計算結果。
對超表面遠場信息不等式這一約束條件進行深入研究，可以推導出一定面積超表面所能實現的正交波束的上限，進而為超表面的逆向設計提供理論指導。特別地，通過對無序相位調製超表面及其遠場方向圖的研究，研究者發現了無序相位超表面輻射方向圖的信息不變性。也就是說，不論無序相位超表面的尺寸、單元數量以及隨機相位的模式如何改變，其遠場輻射方向圖的信息始終為1-γ，其中γ是歐拉常數。通過上述研究結果，該理論有望為超表面的信息調製應用（例如計算成像、隱身和無線通信等）提供理論指導。
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科學發展到今天的輝煌，離不開一代又一代科學人的艱苦卓越的奉獻，一個個新理論被建立，舊理論被推翻，所謂舊的不去新的不來。科學的發展歷程是一場浩浩蕩蕩的逐鹿大戲，有願為知己者死的，有與異見者不共戴天的，有勾心鬥角明爭暗鬥的，有奮鬥到死卻離成功僅一步之遙卻終未有一獲者，有站在前人肩膀上順手牽羊者。 -
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