哈佛大學約翰·A·保爾森工程與應用科學學院（SEAS）的研究人員與麥克馬斯特大學和匹茲堡大學的研究人員合作，開發了一個用於全光計算的新平臺，這意味著計算只能用光束完成。“現在的大多數計算都使用硬材料，如金屬線、半導體和光電二極體，將電子器件與光耦合，”海洋研究生、該研究的第一作者之一阿莫斯·米克斯說全光計算的思想是去除這些剛性元件，用光控制光。例如，想象一下，一個完全柔軟、無電路的機器人，由太Sunny驅動。”

這些平臺依賴於所謂的非線性材料，它們根據光的強度改變

折射率。當光通過這些材料照射時，光束路徑上的折射率增加，產生自己的光波導。目前，大多數非線性材料需要高功率鐳射或通過光的傳輸而永久改變。

在這裡，研究人員開發了一種基本的新材料，它利用水凝膠在低鐳射功率下的可逆溶脹和收縮來改變折射率。

水凝膠是由一個被水膨脹的聚合物網路（如海綿）和少量的光響應分子（如螺吡喃）組成（螺吡喃類似於用來給過渡透鏡著色的分子）。當光通過凝膠時，光下的區域會收縮少量，使聚合物聚集並改變折射率。當光線關閉時，凝膠恢復到原來的狀態。

當多個光束通過材料照射時，它們相互作用並相互影響，甚至在很遠的距離。光束A可以抑制光束B，光束B可以抑制光束A，兩者可以相互抵消，或者兩者都可以通過——形成一個光學邏輯閘。

麥克馬斯特大學化學和化學生物學副教授、該研究的聯合資深作者卡萊切爾維·薩拉瓦納穆圖說：“儘管它們是分開的，但光束仍然相互看到，並因此發生變化。”從長遠來看，我們可以想象，利用這種智慧響應能力設計計算操作。”

薩拉瓦納穆圖實驗室研究生、合著者德里克·莫里姆說：“我們不僅可以設計出光響應材料，在光的存在下可逆地改變它們的光學、化學和物理特性，而且我們可以利用這些變化創造出光通道，或自陷光束，來引導和操縱光。”。

“材料科學正在改變，”喬安娜·艾森伯格說，她是艾米·史密斯·貝里森海洋材料科學教授，也是這項研究的聯合高階作者能夠根據環境優化自身特性的自我調節、自適應材料取代了靜態、低能耗、外部調節的類似物。我們的可逆響應材料可以在非常小的強度下控制光線，這再次證明了這場充滿希望的技術革命。”