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光響應材料可以為全光計算提供基礎

發布:laserpulse    |    2020-02-10 23:20    閱讀:212
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通過麥克馬斯特大學的研究人員與哈佛大學約翰·保爾森工程與應用科學學院(SEAS)的研究人員合作,開發了一種可用于全光計算的平臺。 該技術將哈佛團隊開發的自適應光響應材料與McMaster進行的光處理和測量技術結合在一起。SEAS研究人員開發了一種在水凝膠中使用可逆溶脹和收縮的新材料。在低激光功率下,該材料的折射率會根據光的強度而變化。

McMaster與哈佛大學研究人員之間合作已經建立了一個新的平臺,在該平臺中,光束通過固體物質相互通信,從而為探索一種新的計算形式奠定了基礎。由麥克馬斯特大學提供。

水凝膠由像海綿一樣被水溶脹的聚合物網絡和少量光響應分子組成,這些光響應分子的結構在有光的情況下發生變化。這使凝膠既可以包含光束,又可以在光束之間傳輸信息。當光線照射到凝膠上時,光線下方的區域會少量收縮,從而使聚合物富集并改變折射率。當燈熄滅時,凝膠返回其原始狀態。當多光束穿過材料時,它們會相互作用并相互影響強度,即使是在很長的距離或沒有重疊光場的情況下。McMaster副教授Kalaichelvi Saravanamuttu說:“盡管它們是分開的,但光束仍然可以互相看見并隨之改變。”

通常,光束在傳播時會變寬,但是凝膠能夠沿著光束穿過材料的路徑包含激光絲,就像光束是通過管道被引導一樣。 Saravanamuttu說,可以停止、啟動、管理和讀取燈絲之間的相互作用,以產生可預測的高速輸出-一種可以發展為無電路計算形式的信息形式。她說:“從長遠來看,我們可以想象使用這種智能響應能力來設計計算操作。”

盡管更廣泛的光計算概念是一個正在發展中的領域,但這項新技術引入了一個有前途的平臺,在該平臺中,光束可以通過固體相互通信。“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學、化學和物理性質,而且我們可以利用這些變化創建光通道或自陷束,以引導和操縱光,麥克馬斯特研究員德里克·莫里姆說。 “進一步的研究可能使我們能夠設計更復雜的材料,以特定的方式操縱光和材料。”“材料科學正在發生變化,” SEAS材料科學艾米·史密斯·貝里森教授喬安娜·艾森伯格說。能夠根據環境優化自身性能的自調節自適應材料替代了靜態、高能耗、外部調節的類似物。我們的可逆反應材料以極小的強度控制光,這再次證明了這一有希望的技術革命。”

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