메타표면 활용 벡터 광학 아날로그 컴퓨팅

광학 아날로그 컴퓨팅은 초저전력, 고속 및 높은 처리량의 병렬 처리가 가능하여 효율적인 신호 처리에 유망합니다. 기존 플랫폼은 주로 광 강도를 이용한 스칼라 컴퓨팅에 초점을 맞췄는데, 이는 환경 교란에 민감하고 입출력 신호 간의 고정된 상관관계로 인해 단일 또는 기본적인 연산으로 제한되었습니다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하기 위해 단일층 메타표면을 활용하여 편광 벡터를 이용한 광학 아날로그 컴퓨팅을 최초로 제안합니다. 분산 푸앵카레 구(Poincaré spheres) 상에서 온디맨드(on-demand) 편광 변환을 통해 입사 편광 벡터와 출력 신호 간의 본질적으로 가변적인 상관관계를 구축하는 것이 핵심 메커니즘입니다. 보편적인 논리 게이트와 수학 함수 연산을 두 가지 구체적인 예시로 선정하여 실험을 진행했습니다. 벡터 컴퓨팅 메타 디바이스의 실험 결과는 목표값 대비 최소한의 오차를 보여주었습니다. 본 연구는 고전 및 양자 영역 모두에서 진보된 광학 신호 처리를 위한 새로운 길을 열었습니다.