從字面上看，計算的未來是光明的。

哈佛大學(xué)約翰·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院（SEAS）的研究人員與麥克馬斯特大學(xué)和匹茲堡大學(xué)的研究人員合作，開發(fā)了一個用于全光計算的新平臺，這意味著僅用光束進行計算。

SEAS的研究生，該研究的第一作者之一阿莫斯·米克斯（Amos Meeks）表示：“目前大多數(shù)計算都使用諸如金屬線，半導(dǎo)體和光電二極管之類的堅硬材料將電子設(shè)備耦合到光。”“全光學(xué)計算的思想是去除那些剛性部件并用光控制光。例如，想象一下，一個完全軟的，無電路的機器人，它受到太陽光的驅(qū)動。”

這些平臺依賴于所謂的非線性材料，該非線性材料響應(yīng)于光的強度而改變其折射率。當(dāng)光透過這些材料時，光束路徑中的折射率會增加，從而產(chǎn)生自己的光波導(dǎo)。當(dāng)前，大多數(shù)非線性材料需要大功率激光器，或者由于光的傳輸而永久改變。

在這里，研究人員開發(fā)了一種根本上新的材料，該材料在低激光功率下利用可逆溶脹和收縮在水凝膠中改變折射率。

水凝膠由像海綿一樣被水溶脹的聚合物網(wǎng)絡(luò)和少量稱為螺吡喃的光響應(yīng)分子組成（與用于過渡鏡片著色的分子相似）。當(dāng)光線照射到凝膠上時，光線下方的區(qū)域會收縮少量，從而使聚合物富集并改變折射率。當(dāng)燈熄滅時，凝膠返回其原始狀態(tài)。當(dāng)多束光束穿過材料時，即使在很遠的距離上，它們也會相互作用并相互影響。光束A可以抑制光束B，光束B可以抑制光束A，兩者都可以互相抵消，或者都可以通過-形成光學(xué)邏輯門。

麥克馬斯特化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)副教授，該研究的共同作者卡萊切爾維·薩拉瓦那穆圖（Kalaichelvi Saravanamuttu）表示：“盡管它們是分開的，但光束仍會相互看見并發(fā)生變化。”“從長遠來看，我們可以想象使用這種智能響應(yīng)能力來設(shè)計計算操作。”

“我們不僅可以設(shè)計光響應(yīng)材料，在有光的情況下可逆地切換其光學(xué)，化學(xué)和物理性質(zhì)，而且我們可以利用這些變化創(chuàng)建光通道或自陷束，以引導(dǎo)和操縱光。”薩拉瓦那穆圖實驗室的研究生德里克·莫里姆（Derek Morim）說。

SEAS的艾米·史密斯·貝里爾森（Amy Smith Berylson）材料科學(xué)教授，該研究的共同作者，喬安娜·艾森伯格（Joanna Aizenberg）說：“材料科學(xué)正在發(fā)生變化。”“能夠根據(jù)環(huán)境優(yōu)化自身性能的自調(diào)節(jié)自適應(yīng)材料替代了靜態(tài)的，低能耗的，外部調(diào)節(jié)的類似物。我們可逆響應(yīng)的材料以極小的強度控制光，這是這一有希望的技術(shù)革命的又一例證。”

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