En manipulant radicalement les ondes électromagnétiques, des opérations mathématiques simples peuvent être effectuées sur celles-ci.
Les métamatériaux sont des matériaux qui ont un indice de réfraction négatif, par exemple pour les ondes électromagnétiques entrantes telles que la lumière. L'indice de réfraction peut également être variable, car il peut être influencé, par exemple, par la modification des propriétés électriques des métamatériaux.
Les métamatériaux peuvent être utilisés pour créer des applications bizarres, comme une cape d'invisibilité à la Harry Potter qui dirige les rayons de lumière autour d'un objet. Mais ils pourraient également constituer le cœur d'un nouveau type d'ordinateur, un équivalent du XXIe siècle des ordinateurs analogiques d'il y a plusieurs siècles, fonctionnant avec des dizaines de boutons, rouages et interrupteurs.
Des physiciens américains ont maintenant construit un prototype d'un tel "calcul photonique", basé sur des métamatériaux. L'appareil se compose d'un cube de matériau diélectrique (le métamatériau) avec des milliers de trous. Lorsqu'une onde incidente - les chercheurs ont utilisé des micro-ondes au lieu d'ondes lumineuses car la longueur d'onde est légèrement plus longue - atteint le cube, elle est manipulée de telle sorte qu'elle emporte avec elle un code lorsqu'elle quitte le métamatériau. Les physiciens ont pu déterminer que ce code est exactement la solution d'une opération mathématique effectuée par le métamatériau. Le prototype pourrait effectuer quelques opérations mathématiques simples sur du code transporté par des micro-ondes incidentes, comme une dérivée ou une intégrale.
L'avantage du calcul photonique est qu'il calcule avec la lumière au lieu de l'électricité, de sorte qu'il ne coûte pas d'électricité. En conséquence, un processeur informatique basé sur des métamatériaux pourrait calculer beaucoup plus rapidement et de manière plus économique qu'un processeur traditionnel.
