光响应材料可以为全光计算提供基础

通过麦克马斯特大学的研究人员与哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员合作，开发了一种可用于全光计算的平台。 该技术将哈佛团队开发的自适应光响应材料与McMaster进行的光处理和测量技术结合在一起。SEAS研究人员开发了一种在水凝胶中使用可逆溶胀和收缩的新材料。在低激光功率下，该材料的折射率会根据光的强度而变化。

McMaster与哈佛大学研究人员之间合作已经建立了一个新的平台，在该平台中，光束通过固体物质相互通信，从而为探索一种新的计算形式奠定了基础。由麦克马斯特大学提供。

水凝胶由像海绵一样被水溶胀的聚合物网络和少量光响应分子组成，这些光响应分子的结构在有光的情况下发生变化。这使凝胶既可以包含光束，又可以在光束之间传输信息。当光线照射到凝胶上时，光线下方的区域会少量收缩，从而使聚合物富集并改变折射率。当灯熄灭时，凝胶返回其原始状态。当多光束穿过材料时，它们会相互作用并相互影响强度，即使是在很长的距离或没有重叠光场的情况下。McMaster副教授Kalaichelvi Saravanamuttu说：“尽管它们是分开的，但光束仍然可以互相看见并随之改变。”

通常，光束在传播时会变宽，但是凝胶能够沿着光束穿过材料的路径包含激光丝，就像光束是通过管道被引导一样。 Saravanamuttu说，可以停止、启动、管理和读取灯丝之间的相互作用，以产生可预测的高速输出-一种可以发展为无电路计算形式的信息形式。她说：“从长远来看，我们可以想象使用这种智能响应能力来设计计算操作。”

尽管更广泛的光计算概念是一个正在发展中的领域，但这项新技术引入了一个有前途的平台，在该平台中，光束可以通过固体相互通信。“我们不仅可以设计光响应材料，在有光的情况下可逆地切换其光学、化学和物理性质，而且我们可以利用这些变化创建光通道或自陷束，以引导和操纵光，麦克马斯特研究员德里克·莫里姆说。 “进一步的研究可能使我们能够设计更复杂的材料，以特定的方式操纵光和材料。”“材料科学正在发生变化，” SEAS材料科学艾米·史密斯·贝里森教授乔安娜·艾森伯格说。能够根据环境优化自身性能的自调节自适应材料替代了静态、高能耗、外部调节的类似物。我们的可逆反应材料以极小的强度控制光，这再次证明了这一有希望的技术革命。”