Mathematische Operationen mit Metamaterialien durchführen

Wir führen das Konzept des metamaterialbasierten Analogrechnens ein, das auf entsprechend gestalteten Metamaterialblöcken basiert, die mathematische Operationen (wie räumliche Differenzierung, Integration oder Faltung) auf dem Profil einer einfallenden Welle durchführen können, während sie durch diese Blöcke propagiert. Zwei Ansätze werden vorgestellt, um eine solche Funktionalität zu erreichen: (i) subwellenlängenstrukturierte Metascreens in Kombination mit gradierenden Wellenleitern und (ii) mehrschichtig gestaltete Platten, um eine gewünschte räumliche Greensche Funktion zu erreichen. Beide Techniken bieten die Möglichkeit miniaturisierter, potenziell integrierbarer, wellenbasierter Rechensysteme, die um mehrere Größenordnungen dünner sind als herkömmliche linsenbasierte optische Signal- und Datenprozessoren.