Перебои в беспроводной связи, помехи в радиосигналах или плохая видимость в тумане — все эти неприятности связаны с тем, что волны, такие как видимый свет или микроволновые сигналы, по той или иной причине отклоняются и отражаются многочисленными неупорядоченными препятствиями. Исследователи из Технического университета Вены и Реннского университета (Франция) разработали новый метод полного устранения волновых отражений.
Новую систему можно сравнить с антибликовым покрытием для очков: при добавлении дополнительного слоя на линзах отражение уменьшается. С очками все относительно просто, потому что это стандартная технология. Гораздо труднее иметь дело с неупорядоченной средой, в которой волна неоднократно рассеивается и отклоняется, пока не найдет выход из «лабиринта».
Однако ученым все же удалось математически рассчитать множество траекторий отражения волн от различных поверхностей, а затем подобрать среды так, чтобы каждая из них выступала в качестве компенсирующей для другой.
Расчеты подтвердились экспериментально: микроволны сначала направлялись через металлический волновод, в котором рассеивались, отталкиваясь от десятка мелких предметов из металла и тефлона, размещенных совершенно хаотично и беспорядочно. В этом процессе лишь около половины микроволнового излучения достигало другой стороны — остальное отражалось. Ученые рассчитали, какие дополнительные точки рассеяния и где следует разместить, чтобы образовался «идеальный антиотражающий слой» для случайной среды.
Тот факт, что рассеяние волн можно компенсировать другим (дополнительным) рассеянием, открывает новые перспективы в самых разных областях: например, открытие может быть полезно не только для улучшения беспроводной связи, но и для различных методов визуализации, например, в биофизике. Динамика волн и их рассеяние также будут играть важную роль в сетях будущего — 6G.