“傳統的鏡頭,依賴的是幾何光學的折射,我們透過打磨玻璃的曲面,讓光線在穿過不同厚度的介質時,發生路徑偏折,最終匯聚到一個點上,這是一個物理塑形的過程,但超構透鏡,依賴的是波動光學的調相。”他解釋道。
“我們不需要改變光的路徑,我們只需要改變光波的步伐。
這塊平面基板上的每一個奈米天線,就象一個相位延遲器。
當一束並行的光波穿過它時,有的部分被延遲了四分之一個波長,有的被延遲了二分之一個波長。
透過精確控制每一個點的相位延遲,我們就能將一個平面波,在出射後,完美地重塑成任何我們想要的型狀,比如,一個理想的球面波,並讓它完美地聚焦。”
林燃接著說道:
“打磨鏡片,是一個考驗百年工藝傳承的、經驗性的物理難題。
而設計這個相位延遲矩陣是一個考驗計算能力和演算法的、純粹的數學難題,這正好是我的長處。”
在座的專家裡有懂數學的,他弱弱的問道:
“林總,您說的我有想過,一塊直徑300毫米的鏡片,如果要在上面排布5奈米級別的天線,我們將面對超過10的14次方,也就是一百萬億個獨立的計算單元。
每一個單元,又有型狀、尺寸、旋轉角度等多個變數。
這是一個擁有近乎無窮解空間的、典型的np-hard問題。”
他接著低頭在筆記本上計算道:
“我們現在最快的超級計算機,用它來模擬一次核聚變反應,需要幾個月,而要用傳統的電磁模擬和最佳化演算法,用這臺超級計算機去查詢林燃同志想要的那個完美相位函式的全域性最優解,大概需要不間斷地跑上一千年。”
林燃輕輕鼓掌道:“說的很棒,你叫什麼?”
該專家抬起頭:“我叫魏哲。”
林燃咧嘴笑了笑:“好名字,和臺積電現在的董事長名字就差了一個字。”
魏哲不好意思地摸了摸頭:“我本科學數學的,碩士才轉到光學領域,一直都對數學很感興趣。”
林燃點了點頭,接著走到講臺前說道:“沒錯,他說的很好。
如果,我們可以透過數學變換,將這個問題,從一個搜尋問題,變成一個求解問題?
我們目前遇到的困難,是在真實空間裡為數萬億個獨立的奈米天線,找到一個最佳的排布方式。
這個計算量是天文數字。”
但光學的本質,是波動。
任何一個複雜的波都可以在傅立葉空間被分解成一系列簡單的平面波。
我們想要的那個完美聚焦的功能,在傅立葉空間裡,其實是一個非常簡潔、非常優美的數學表示式。
所以問題的關鍵,不再是如何排列天線,而是我們能否找到一種高效的演算法,來建立真實空間的物理結構,和傅立葉空間的目標函式之間,那個唯一的、確定性的數學橋樑?”
在座的專家們覺得在聽天書,只有魏哲隱約摸到了一點頭腦。
“如果沒有把握,我也不會叫大家過來。
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