当电磁波照射时，亚波长尺度的亚表面粒子可以将入射能量耦合到振幅、相位和偏振可控的自由空间，从而使透射的波，可以通过预先设计的功能灵活地操纵。
近年来，数字和信息元表面的快速发展刺激了许多信息处理应用，如计算成像、无线通信和执行数学运算。随着对元曲面信息处理的研究越来越多，迫切需要一种从信息角度刻画元曲面性质的一般理论。
现在东南大学崔铁军（音译）教授的团队与北京大学李连林（音译）教授合作，在《国家科学评论》上报道了这一课题的突破性进展，题为“亚表面信息理论”（第一作者是研究生吴浩田（音译））。
在这项研究工作中，提出了一个一般的超表面信息理论来分析超表面信息与其远场辐射方向图之间的关系。为了从信息的角度分析超表面，科学家们引入了一个通用的孔径模型来表征超表面振幅和相位响应。
通过在L2空间中结合具有不确定关系的亚表面一般孔径模型，科学家们找到了亚表面辐射图样中包含的信息上限，并揭示了亚表面可实现的正交辐射态的理论上限。所提出的理论也为超曲面相对于给定功能的反求设计提供了指导。
也就是说，一旦指定了所需的辐射方向图，则变形表面尺寸必须大于所提出的理论预测值，否则无论采用何种设计策略都不可能实现所需的辐射方向图，此外，通过对无序相位调制亚表面信息的研究。
研究还发现了无序亚表面产生混沌辐射方向图的信息不变性(1-γ)。结果表明，无序相位调制辐射方向图的远场信息总是等于1-γ(γ(欧拉常数)，这与亚表面的大小、亚表面单元的数目以及位相分布无关。
为了验证提出的理论，科学家们首先分析了具有不同幅度和相位调制的多组亚表面样本产生的远场辐射方向图信息。计算结果均受所提出理论提供的不等式约束，此外，为了验证无序变形表面的信息不变性。
研究计算了由多组无序相位调制变形表面样本生成远场图案的信息：1比特数字编码相位，每个相位随机地取0和π之一；2比特数字编码相位，每个相位随机取0、π/2、π和3/2π之一，以及用均匀概率分布描述的连续随机相位变量。
类散斑辐射方向图的计算结果与理论预测(1-γ)吻合较好，有力地证明了混沌远场方向图的信息不变性。科学家们预测：该理论建立了一个表征元表面信息处理能力的定量框架。
为从信息角度理解元表面提供了更深层次的物理见解，并为元表面的分析和设计提供了新途径。这项研究结果普遍适用于广泛的光谱，这将有助于为未来对信息元表面制度的研究奠定基础。
研究预测这一理论为从信息角度理解元表面提供了更深层次的物理见解，并为元表面的分析和设计提供了新途径。研究结果普遍适用于广泛的光谱，这将有助于为未来研究信息元表面的机制奠定基础。
