计算机是我们日常生活中不可缺少的一部分，对那些能更快地工作、更有效地解决复杂问题并通过最大限度地减少计算所需的能源而留下更小的环境足迹的需求越来越迫切。光子学的最新进展表明，通过光学设备有可能实现更有效的计算，这些设备通过利用超材料和光波之间的相互作用对输入信号进行感兴趣的数学运算--甚至还可以解决复杂的数学问题。
但到目前为止，这种计算机需要很大的占地面积和精确的、大面积的部件制造，由于它们的尺寸所以很难扩展到更复杂的网络。
来自纽约市立大学研究生中心高级科学研究中心的研究人员在《Physical Review Letters》上新近发表的一篇论文详细介绍了纳米材料和光波相互作用方面的一个突破性发现并为开发能进行高级计算的小型低能耗光学计算机铺平道路。
论文的通讯作者、纽约市立大学ASRC光子学计划的创始主任、研究生中心的爱因斯坦物理学教授Andrea Alù博士指出：“大型数据中心日益增长的能源需求和当前计算架构的低效率已经成为我们社会的一个真正挑战。我们的工作表明，有可能设计出一种纳米级的物体，它能有效地与光互动并以前所未有的速度和近乎零的能量需求解决复杂的数学问题。”
研究人员设计出了一个由硅制成的纳米级物体。当用携带任意输入信号的光波进行询问时它能将一个复杂数学问题的相应解决方案编码到散射光中。该解决方案是以光速计算出来的且能耗最小。
“这一发现非常有前景，因为它为创造新一代非常节能、超快、超紧凑的纳米级光学计算机和其他纳米光子技术提供了一条实用途径，可用于经典和量子计算，”论文的第一作者、Alù实验室的博士后研究助理Heedong Goh博士说道，“这些纳米级光学计算机的尺寸非常小，对可扩展性特别有吸引力，因为多个纳米结构可以通过光散射组合并连接在一起从而实现复杂的纳米级计算网络。”
