Dans notre ère de progrès technologique constant, on a souvent l'impression que l'informatique pourrait évoluer et s'améliorer à l'infini. Que ce soit en matière de capacité de mémoire ou de vitesse de calcul, les ordinateurs semblent n'avoir aucune limite. Les lois de la physique quantique ne sont pourtant pas de cet avis.
Dans un article paru dans la revue Nature le 25 mars 2022, des chercheurs autrichiens de l'Université technique de Vienne (TU Wien) et de l'Université technique de Graz (TU Graz), ainsi que des scientifiques allemands de l'Institut Max-Planck d'optique quantique à Munich, ont réussi à quantifier la limite maximale potentielle de la vitesse d'un ordinateur.
Comme l'explique New Atlas, la vitesse ultime des puces informatiques se situe à un million de gigahertz. Soit 100.000 fois plus rapide que la capacité des transistors présents dans les ordinateurs actuels, y compris quantiques.
Mais s'ils ont réussi à fixer grâce aux mathématiques cette frontière théorique des possibles, les chercheurs ne sont néanmoins pas tout à fait certains que la technologie humaine sera un jour capable d'atteindre cette vitesse incroyable.
Techniquement, il existe seulement deux façons de rendre les ordinateurs plus rapides: la première consiste à réduire la taille des composants informatiques. L'idée? Raccourcir la distance que les signaux de transmission de données doivent parcourir entre le point A et le point B.
La deuxième serait d'accélérer les signaux envoyés par les transistors en retirant toutes les barrières qui pourraient ralentir la circulation du courant. Dans cette quête, la lumière joue un rôle clé. Puisque rien ne va plus vite que la lumière, les systèmes qui utilisent la lumière pour contrôler l'électricité, connus sous le nom d'optoélectronique, sont les appareils les plus rapides.
Et la lumière fut
Pour trouver leurs résultats, l'équipe de physiciens autrichiens et allemands a mené des expériences pratiques. Ils ont envoyé une impulsion laser ultra-courte sur un semi-conducteur afin de déplacer les électrons du matériau vers un état d'énergie plus élevée, leur permettant ainsi de se déplacer librement.
Dans un deuxième temps, ils ont réalisé une seconde impulsion laser, légèrement plus longue, pour renvoyer ces électrons dans une certaine direction, produisant artificiellement un courant électrique plus véloce.
Après plusieurs tentatives, avec des impulsions lasers de plus en plus courtes, les scientifiques ont réussi à calculer la limite absolue de la vitesse que les systèmes optoélectroniques pourraient éventuellement atteindre: un pétahertz, soit un million de gigahertz, l'unité de fréquence. Nota bene: quand il est question de vitesse d'ordinateur, la recherche utilise le terme de «haute-fréquence» pour dire «rapide».
Si vous êtes curieux et partant pour entendre parler physique appliquée avec un accent irlandais, le professeur Phil Moriarty de l'Université de Nottingham explique les limites de la technologie sur la chaîne YouTube Computerphile. Pour les moins spécialistes, on vous laisse sur un très bon récap' vidéo pour (enfin) tout comprendre à ces histoires d'ordinateurs quantiques...
