研究人员报告了他们对复杂频率激发新兴领域的见解，这是一种最近引入的控制光、声和其他波现象的方案，超越了传统限制。基于这一方法，他们勾勒出推动基础波-物质相互作用理解的机会，并推动波基技术进入一个新的时代。
纽约城市大学研究生中心（CUNY Graduate Center）先进科学研究中心（CUNY ASRC）和佛罗里达国际大学的研究人员在期刊Science中报告了他们对复杂频率激发新兴领域的见解，这是一种最近引入的控制光、声和其他波现象的方案，超越了传统限制。基于这一方法，他们勾勒出推动基础波-物质相互作用理解的机会，并推动波基技术进入一个新的时代。
在传统的基于光波和声波的系统中，例如无线手机技术、显微镜、扬声器和耳机，对于波现象的控制受到限制，这些限制源于所用材料的基本性质。克服这些限制通常需要使用奇特材料、为系统增加能量和/或使设备变得更复杂和笨重。复杂频率激发提供了一种替代方法，通过使用常规材料增强波的控制。通过定制激发形式，而不是材料本身，以在复杂值频率下振荡，可以模拟系统中增益和损失的存在，解锁一些奇异效应，例如完美吸收、超分辨成像、超越波-物质相互作用中的被动限制，并获得非厄米响应，而无需依赖需要能量且易于不稳定的主动复杂组件。
“这种方法提供了一种根本新的波控制策略，”该研究的首席研究员安德烈·阿卢表示，他是纽约城市大学研究生中心的杰出教授和爱因斯坦物理教授，也是CUNY ASRC光子学倡议的创始主任。”我们不再受限于材料平台来增强设备性能。我们现在可以通过设计合适的激发形状来塑造波基系统的响应。”
波物理学的新前沿
研究团队的工作讨论了信号激发的振幅在适当条件下可随时间呈指数增长或衰减，如何与给定系统的自然共振和反共振相互作用，模拟添加精确的材料增益和/或损失的效果。应用范围包括动态光控制、信号的吸收和放大、定向波输送和增强的量子状态控制。
阿卢的团队在这一研究领域开创了一些初步探索，展示了可控和增强的能量存储、超分辨成像、增强的无线电能传输，以及超越被动限制的波操控。在可能的转变中，增强的波控制可能会导致更高分辨率的医学成像、更高效的无线通信系统，以及对波基量子态的更好控制，应用包括量子传感和计算。
“虽然复杂频率激发的初步演示仅限于无线电和声学频率，但将这一技术扩展到更高频率，如光学系统，仍然是一个挑战，”该研究的第一作者金胜辉表示，他是ASRC的博士后研究员。”我们的工作为未来的突破奠定了基础，为各个波物理学领域的研究人员提供了一个探索复杂频率激发潜力的路线图。”
该研究由CUNY ASRC光子学倡议和佛罗里达国际大学电气与计算机工程系的研究人员进行。
