用于模拟计算的超构材料（综述）

尽管数字信号处理器广泛用于高级计算任务，但由于昂贵的模数转换器，使得数字信号处理器的应用仍面临着一些限制，且运行低速、高功耗和复杂性。由于这些原因，最近人们对基于波的模拟计算产生了浓厚的兴趣，这种计算可以避免模数转换，并可以大规模并行操作。特别是基于人工设计的光子结构（即超构材料），是提出的基于波的模拟计算的新方案。这类计算系统称为计算超构材料，其速度可以与光速一样快、波长一样小，却可以对入射波包进行复杂的数学运算，甚至可以提供积分微分方程的解。这些备受关注的特性有望使新一代超高速、紧凑和高效的基于光波传播的处理和计算硬件成为可能。

        近日，瑞士洛桑联邦理工学院波工程实验室Romain Fleury教授发表综述文章，讨论了计算超构材料领域的最新进展，从描述基于波的模拟计算的不同方法开始，包括傅里叶光学法、格林函数超构材料法和超表面法。概述了波在各个物理领域（如光学和声学）的性质，提出了最新计算超构材料的设计和不寻常特性。考察了用于模拟计算的最先进的超结构，进一步描述了这些计算系统中的最新应用，包括图像处理、边缘检测、方程求解和机器学习。最后，对未来可能的研究方向和关键问题进行了展望。相关研究发表在《Nature Reviews Materials》上。（徐锐）

文章链接：Zangeneh-Nejad, F., Sounas, D.L., Alù, A. et al. Analogue computing with metamaterials. Nat Rev Mater (2020).
       https://doi.org/10.1038/s41578-020-00243-2