研究人员创造了光与材料之间的“智能”相互作用-新的计算形式

McMaster和哈佛大学研究人员之间的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。

麦克马斯特（McMaster）和哈佛大学（Harvard University）的研究人员创建了光与材料之间的“智能”交互，建立了一个有希望的新计算平台。

McMaster和哈佛大学研究人员之间的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。

2020年2月6日发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文描述了他们的工作。

McMaster的化学与化学生物学副教授Kalaichelvi Saravanamuttu解释说，该技术将哈佛大学团队开发的一种水凝胶与在她的实验室中进行的光处理和测量技术结合在一起，该技术专门研究能够响应化学反应的材料的化学反应。光。

这种半透明的材料在外观上类似于树莓Jell-O，它结合了光响应分子，其分子在光的存在下会发生变化，从而赋予凝胶特殊的特性，既可以包含光束，又可以在它们之间传递信息。

通常，光束在行进时会变宽，但是凝胶能够沿着它们穿过材料的路径包含激光丝，就像光束通过管道被引导一样。

当多束激光束照射到相同材料上时，每束激光束的直径大约是人类头发的一半，研究人员已经确定，即使它们的光场完全没有重叠，它们也会影响彼此的强度。这一事实证明了凝胶是“聪明的。”

Saravanamuttu解释说，这些灯丝之间的相互作用可以被停止，启动，管理和读取，从而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。

她说：“尽管它们是分开的，但光束仍然可以互相看见并发生变化。”“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。”

萨拉瓦那穆图（Saravanamuttu）实验室的研究生，论文的第一作者之一，德里克·莫里姆（Derek Morim）说，虽然光计算的更广泛概念本身是一个单独的且正在发展的领域，但这项新技术引入了一个有前途的平台。

“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，”他说。“进一步的研究可能使我们能够设计更复杂的材料，以特定方式操纵光和材料。”

哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院的研究生阿莫斯·米克斯（Amos Meeks）表示，这项技术有助于推进全光学计算或仅使用光束进行的计算的思想。

“同时，大多数计算使用诸如金属线，半导体和光电二极管之类的坚硬材料来将电子耦合到光，”也是这项研究的第一作者之一的米克斯说。“全光学计算的思想是去除那些刚性部件并用光控制光。例如，想象一下一个完全软的，无电路的机器人，它受到太阳光的驱动。”

参考：Derek R. Morim，Amos Meeks，Ankita Shastri，Andy Tran，Anna V.Shneidman，Victor V. Yashin，Fariha Mahmood和Anna C Balazs，Joanna Aizenberg和Kalaichelvi Saravanamuttu，美国国家科学院院刊。
10.1073 / pnas.1902872117