理論上，光計(jì)算可以應(yīng)用更大的帶寬，同時減少能量的損耗。為推動這一領(lǐng)域的研究，哈佛大學(xué)韋斯研究所、匹茲堡大學(xué)、以及麥克馬斯特大學(xué)的一支研究團(tuán)隊(duì)，合作開發(fā)了有望實(shí)現(xiàn)光計(jì)算的新平臺。顧名思義，光計(jì)算使用激光或二極管產(chǎn)生的光子進(jìn)行計(jì)算。這項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)，依賴于控制這些光子束的能力。

　　傳統(tǒng)方法是使用能夠根據(jù)光的強(qiáng)度，改變其折射率的非線性材料，以產(chǎn)生“波導(dǎo)”(Waveguide)。

　　然而這種方法的缺點(diǎn)，就是當(dāng)今大多數(shù)非線性材料都會發(fā)生永久形變，且這一過程需要來自高功率激光器的集中能量束，導(dǎo)致設(shè)備需求異常昂貴。

　　好消息是，Wyss Institute 團(tuán)隊(duì)的工作，似乎解決了這些問題。因?yàn)檠芯咳藛T開發(fā)了一種新材料，可利用低功率激光，在水凝膠中可逆的溶脹和收縮，來改變非線性材料的折射率。

　　具體而言，水凝膠由聚合物網(wǎng)絡(luò)和少量的光響應(yīng)螺吡喃(Spiropyran)分子組成，結(jié)合起來就能夠讓暴露在光束中的材料收縮。

　　收縮會改變聚合物的密度和材料的折射率，讓人印象深刻的是，在關(guān)閉光源后，凝膠會發(fā)生逆轉(zhuǎn)、并返回初始狀態(tài)。

　　通過這種方式，研究人員得以將多個光束串聯(lián)照射在材料上。光束之間會互相干擾，甚至可能互相抵消。

　　這種相互作用為光學(xué)計(jì)算創(chuàng)造了一個潛在的組成部分 —— 光邏輯門。論文合著者、來自 Saravanamuttu 實(shí)驗(yàn)室的 Derek Morim 表示：

　　利用這一過程，我們不僅可以設(shè)計(jì)光響應(yīng)材料，在有光的情況下可逆地切換其光化學(xué)和物理特性，還能夠創(chuàng)建并引導(dǎo)光通道或自陷束。

　　另一合著者、SEAS 材料科學(xué)教授 Amy Smith Berylson 表示：

　　在弱強(qiáng)度下控制光的能力，預(yù)示著一項(xiàng)技術(shù)革命。這種可以自我調(diào)節(jié)、自適應(yīng)的材料，能夠優(yōu)化其對環(huán)境的響應(yīng)特性，以取代靜態(tài)、低能耗、可在外部調(diào)節(jié)的類似物。
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