Inzwischen arbeiten weltweit zahlreiche interdisziplinäre Arbeitsgruppen aus Ingenieuren, Chemikern, Materialforschern, Informatikern und Physikern an optischen Computern und den dafür benötigten Strukturen und Materialien. Auch an kleinen Erfolgen mangelt es nicht. Doch die Umsetzung der Theorien in die konkrete Praxis geht nur sehr langsam vonstatten.

Optisches Gitter © DOE

Einer Forschergruppe des IBM Almaden Forschungszentrums ist es immerhin gelungen, mithilfe von ultraschnellen Laserpulsen Datenspeicher mit einer Schaltgeschwindigkeit von weniger als 100 Picosekunden zu konstruieren - mehr als dem zehnfachen der heutigen Geschwindigkeitsgrenzen. In Japan hat eine andere Gruppe optische Schaltstellen entwickelt, die mithilfe von steuerbaren Strahlendeflektoren und Spiegeln zwischen einem und zehn Terabit Datendurchsatz pro Sekunde erreichten.

Aber ein Hauptproblem bleibt trotz dieser ersten Erfolge: Die bisherigen experimentellen optischen Computerbauteile brauchen extrem viel Energie. Die meisten Schalter bestehen beispielsweise aus Material, das nur auf hochenergetische Laserstrahlen reagiert. Für Donald Frazier, Wissenschaftler der Alliance for Nonlinear Optics (ANLO), einer Forschungsinitiative der NASA und mehrerer amerikanischer Universitäten, liegt die Ursache für den nur langsamen Fortschritt auf diesem Gebiet schlicht an einem Materialmangel: Es fehlt an geeigneten nonlinearen Materialien, den Stoffen und Strukturen, die mit Licht interagieren und dadurch dessen Eigenschaften verändern. In ihrer Funktion entsprechen sie dabei den Transistoren in elektronischen Bauteilen heutiger Rechner.

Viele organische Moleküle weisen prinzipiell Eigenschaften auf, die sie zu guten optischen Schaltern machen würden: Sie sind in ihrer Molekülstruktur flexibel, nonlinear und unempfindlich gegenüber optischer Strahlung. Doch bisher ist es nur teilweise gelungen, sie in die für die optischen Computer benötigte Kristall- oder Dünnfilmform zu bringen. Am Marshall Space Flight Center der NASA haben nun Forscher die Chance genutzt, diese Hürde in der Schwerelosigkeit des Alls zu überwinden. Es gelang ihnen dabei, aus dem organischen Polymer Polydiacetylen Dünnfilme und Fasern herzustellen, die besonders gute optische Eigenschaften und eine hohe Homogenität besaßen. Die aus ihnen entwickelten optischen UND- und NICHT-Schalter, hatten Reaktionszeiten, die um das mehr als Hundertfache unter denen elektronischer Schalter lagen.

Doch noch herrscht reichlich Forschungsbedarf und die nonlineare Optik steht erst am Anfang ihrer Entwicklung. Die ersten optischen Computerbauteile existieren zwar und sind auch schnell, aber in ihrer schieren Größe und Unhandlichkeit gleichen sie noch den gigantischen Röhrenrechnern aus der Frühzeit des elektronischen Computerzeitalters. Doch wie schnell Rechner schrumpfen, und sich vom exotischen Spezialrechner zum Allerweltsgerät entwickeln können, hat die Geschichte ja bereits gezeigt...