حل المسائل الرياضية بواسطة حاسبات تحرف الأشعة الضوئية

  عند اجراء تجارب وتصميم واختراع اجهزة جديدة لاستخدامها في المجال العسكري، يستخدم العلماء موادا اصطناعية ذات خواص محددة مسبقا . هذه المواد (Metamaterials) تمتاز ببنية تركيبية داخلية معقدة، وابعادها اقل من طول موجات الضوء. بفضل هذه الميزة يمكنها ان تغير اتجاه الشعاع الى الجهة المطلوبة. تصنع من هذه المواد ما يسمى بـ "قبعة الاخفاء"، وذلك لأن هذه المادة تغير اتجاه الاشعة الضوئية الصادرة عن المصدر المخفي تحت "القبعة"، لذلك يبدو وكأنه غير مرئي للمراقب.  حاليا قرر علماء الفيزياء  استخدام هذه المواد لأغراض اخرى، حيث قرر المهندس نادر اينجيدا ومجموعة علمية من جامعة بنسلفانيا استخدام هذه المواد في صناعة "حاسبة، تكسر الاشعة الضوئية". الحاسبات الرقمية الحالية ذات امكانيات محدودة بسبب صغر نطاق المواد المتاحة. فمثلا قبل نصف قرن كانت الاجزاء المتحركة محددة بمقاسات صغيرة، أما في الوقت الحاضر فإن المواد التي تتعامل مع الضوء ليست محددة بأي مقاس. انطلاقا من هذا اخترعوا مادة بإمكانها تنفيذ مختلف العمليات الرياضية من جمع وطرح وصولا الى عمليات التكامل والتفاضل.  طريقة عمل الحاسبة الجديدة عمل الحاسبة الجديدة مبني على عرض الموجة الضوئية على شكل دالة مرسومة: المادة المستخدمة تحرف الشعاع بالشكل المطلوب الذي يحاكي العلاقة بين المتغيرا. مثلا يعبر عن تفاضل الضوء بخط منحني في نقاط مختلفة، في حين التكامل يعبر عنه بسطح تحت هذا المنحنى. وحدة الحساب تقوم بمهمتها عن طريق تغيير الموجة الضوئية، فمثلا اذا كانت الموجة الضوئية الاولية عبارة عن قطع مكافئ (y=x2) وعند مرورها خلال المادة الجديدة التي تقوم بعملية التفاضل تخرج على شكل معادلة دالة مستقيمة y=2x . لا يزال هذا المشروع في مرحلة الاختبارات، وينوي فريق العمل خلق وحدة تتكون من تناوب طبقات من السيليكون والالومينيوم مؤشبة باكسيد الزنك. إذا نجحت هذه الفكرة فسيكون بالامكان تثبيت مثل هذه الوحدة في آلة التصوير لتحديد حدود الصورة والتعرف على ما فيها. هذه المسألة حاليا تنفذ بواسطة شرائح الكمبيوتر التي تحلل معطيات بكسلا بعد آخر، في حين سيكون بإمكان المادة الجديدة عمل ذلك دفعة واحدة.