理論上，光計算可以應用更大的帶寬，同時(shí)減少能量的損耗。為推動(dòng)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)的一支研究團隊，合作開(kāi)發(fā)了有望實(shí)現光計算的新平臺。顧名思義，光計算使用激光或二極管產(chǎn)生的光子進(jìn)行計算。這項技術(shù)的基礎，依賴(lài)于控制這些光子束的能力。

　　傳統方法是使用能夠根據光的強度，改變其折射率的非線(xiàn)性材料，以產(chǎn)生“波導”(Waveguide)。

　　然而這種方法的缺點(diǎn)，就是當今大多數非線(xiàn)性材料都會(huì )發(fā)生永久形變，且這一過(guò)程需要來(lái)自高功率激光器的集中能量束，導致設備需求異常昂貴。

　　好消息是，Wyss Institute 團隊的工作，似乎解決了這些問(wèn)題。因為研究人員開(kāi)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(lái)改變非線(xiàn)性材料的折射率。

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

　　收縮會(huì )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(huì )發(fā)生逆轉、并返回初始狀態(tài)。

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

　　這種相互作用為光學(xué)計算創(chuàng )造了一個(gè)潛在的組成部分 —— 光邏輯門(mén)。論文合著(zhù)者、來(lái)自 Saravanamuttu 實(shí)驗室的 Derek Morim 表示：

　　利用這一過(guò)程，我們不僅可以設計光響應材料，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 )建并引導光通道或自陷束。

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

　　在弱強度下控制光的能力，預示著(zhù)一項技術(shù)革命。這種可以自我調節、自適應的材料，能夠優(yōu)化其對環(huán)境的響應特性，以取代靜態(tài)、低能耗、可在外部調節的類(lèi)似物。
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