حزمة الضوء، عند مرورها عبر قطعة زجاج، عادةً ما تنحني قليلًا فقط. لكن إذا نُقشت داخل الزجاج بالليزر أنماطٌ دقيقةٌ للغاية، يمكن إجبار الضوء على التفكك إلى حزمٍ منفصلة، كما يتفرق الضوء الأبيض إلى قوس قزح بعد المطر. هذا بالضبط ما حققه الباحثون: لقد صنعوا محوّل ضوءٍ مصغّرًا بحجم حبّة ملح — يبلغ طوله ثلث المليمتر فقط.
داخل الصفيحة الزجاجية، رسم الليزر عدة طبقات من الأخاديد المجهرية. تعمل كل طبقة كصورة مجسّمة (hologram) تقوم بدورها بلفّ موجة الضوء. عندما تمر حزمة ليزر ذات استقطاب دائري عبر هذه الطبقات، يتغير شكلها تدريجيًا. عند الخرج، نحصل على عدة حزم منفصلة، تحمل كلٌّ منها جزءًا من الطاقة. بهذه الطريقة، نجحوا في فصل 28 نمطًا ضوئيًا متداخلًا، والتي كانت ستبدو بدون هذا الجهاز كبقعة ضبابية واحدة.
هذه الرقاقات الزجاجية لا تقتصر على فرز الضوء فحسب. إذا وجّهنا عبرها حزمةً ذات بنيةٍ معينة، فسنحصل عند الخرج على نتيجة عملية حسابية — مثل ضرب المصفوفات. الضوء، عند مروره عبر أنماطٍ عشوائية، ينفذ الحسابات بنفسه، دون أي إلكترونيات. يذكّرنا هذا النهج بأجهزة الكمبيوتر التناظرية في الماضي، لكنه يعمل بسرعة الضوء.
تجمع التقنية بين عالمين: انتشار الضوء الحر والدوائر المتكاملة، حيث يكون كل شيء معبأً في حجمٍ ضئيل. في المستقبل، قد تصبح هذه المحوّلات أساسًا لأجهزة مدمجة للاتصالات البصرية والحوسبة الفوتونية.
لإنشاء الأخاديد داخل الزجاج، يطلق الليزر نبضاتٍ مدتها أجزاء من الكوادريليون من الثانية — في هذه الأثناء، يقطع الضوء مسافةً أقل من سمك شعرة الإنسان.
في مسلسل «الفضاء» (The Expanse)، تتواصل السفن عبر أشعة ليزر ترمّز المعلومات في بنية الضوء — وقد تفصل محوّلاتٌ مماثلة هذه الإشارات.