В Гарвардской школе инженерных и прикладных наук Джона А. Полсона (Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, SEAS) разрабатывают полностью оптическую платформу для вычислений.
Разработка, в которой специалистам SEAS помогают коллеги из Университета Макмастера (McMaster University) и Питтсбургского университета (University of Pittsburgh), базируется на свойствах нелинейных оптических материалов, способных изменять показатели преломления в ответ на изменения интенсивности входящего света. Когда свет проходит через такой материал, показатель преломления на пути луча увеличивается — образуется своего рода волновод, сделанный из света. В настоящее время большинство известных нелинейных материалов требуют использования мощных лазеров. Новый материал создан на основе гидрогеля — изменения показателя преломления происходит благодаря обратимому набуханию и сжатию, при этом требуется лазер низкой мощности.
«Большинство вычислительных платформ сейчас использует твёрдые материалы, такие как металлические провода, полупроводники и фотодиоды, чтобы соединить электронику со светом, говорит Амос Микс (Amos Meeks), один из авторов работы, материалы которой опубликованы в PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences). — Идея исключительно оптических вычислений заключается в том, чтобы удалить эти твёрдые компоненты и управлять светом с помощью света. Представьте себе, например, полностью мягкого безэлектродного робота, управляемого солнечным светом».
Гидрогель состоит из полимерной сети, которая набирает воду, как губка, и небольшого количества светочувствительных молекул, известных как спиропираны. Под воздействием света материал сжимается, изменяя показатель преломления. Когда свет выключен, гель возвращается в своё начальное состояние.
Когда через материал проходит несколько лучей, они влияют друг на друга, даже на расстоянии. Луч А может подавлять луч Б, луч Б может подавлять луч А, оба они могут гасить друг друга или оба могут проходить — другими словами, можно создавать оптические логические элементы, которые станут основой вычислительной системы.