Η συνεχής αύξηση των απαιτήσεων σε υπολογιστική ισχύ ωθεί την επιστημονική κοινότητα να αναζητά νέες τεχνολογίες που θα ξεπεράσουν τους περιορισμούς των σημερινών επεξεργαστών. Μία από τις πιο υποσχόμενες κατευθύνσεις είναι οι οπτικοί υπολογιστές, οι οποίοι επιχειρούν να χρησιμοποιήσουν το φως αντί για τα ηλεκτρικά σήματα στη μεταφορά και επεξεργασία των πληροφοριών.
Στους συμβατικούς υπολογιστές, τα δεδομένα μεταφέρονται μέσω ηλεκτρονίων που κινούνται μέσα από πολύπλοκα κυκλώματα. Η διαδικασία αυτή συνοδεύεται από απώλειες ενέργειας και παραγωγή θερμότητας, ιδιαίτερα όσο αυξάνονται οι επιδόσεις των επεξεργαστών. Οι οπτικοί υπολογιστές αξιοποιούν φωτόνια, τα σωματίδια του φωτός, τα οποία μπορούν να μεταφέρουν πληροφορίες με εξαιρετικά μεγάλη ταχύτητα και μικρότερες ενεργειακές απώλειες.
Οι επιστήμονες αναπτύσσουν ολοένα και πιο σύνθετα φωτονικά κυκλώματα, στα οποία ειδικοί κυματοδηγοί, φακοί και οπτικά στοιχεία αντικαθιστούν μεγάλο μέρος των ηλεκτρονικών διαδρομών. Το αποτέλεσμα είναι η δυνατότητα εκτέλεσης ορισμένων υπολογισμών πολύ ταχύτερα από ό,τι με τις σημερινές τεχνολογίες.
Οι εφαρμογές παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον στους τομείς της τεχνητής νοημοσύνης, της ανάλυσης μεγάλων δεδομένων και των επιστημονικών προσομοιώσεων, όπου απαιτείται η επεξεργασία τεράστιων ποσοτήτων πληροφοριών μέσα σε ελάχιστο χρόνο.
Παράλληλα, η χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας θα μπορούσε να περιορίσει σημαντικά το ενεργειακό κόστος των μεγάλων κέντρων δεδομένων, τα οποία σήμερα καταναλώνουν ολοένα μεγαλύτερες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας.
Η ανάπτυξη των οπτικών υπολογιστών βρίσκεται ακόμη σε ερευνητικό στάδιο, καθώς η ενσωμάτωση φωτονικών και ηλεκτρονικών κυκλωμάτων στο ίδιο σύστημα παραμένει ιδιαίτερα απαιτητική. Ωστόσο, η πρόοδος που έχει σημειωθεί τα τελευταία χρόνια οδηγεί πολλούς ειδικούς στην εκτίμηση ότι η φωτονική θα αποτελέσει βασικό στοιχείο της επόμενης γενιάς υπολογιστικών συστημάτων.
Η μετάβαση από τα ηλεκτρόνια στα φωτόνια δεν αναμένεται να πραγματοποιηθεί άμεσα. Αν συμβεί όμως, θα πρόκειται για μία από τις σημαντικότερες τεχνολογικές αλλαγές μετά την εμφάνιση των σύγχρονων μικροεπεξεργαστών.
