La vitesse de la lumière. | Clyde He via Unsplash
La vitesse de la lumière. | Clyde He via Unsplash

Les commutateurs optiques, une nouvelle révolution informatique?

Se servant des photons, ils sont 1.000 fois plus rapides que les transistors classiques.

Chacun connaît la loi de Moore, qui stipule que le nombre de transistors à l'intérieur d'une puce double chaque année. Mais aujourd'hui, nous arrivons à la limite de cette croissance effrénée, avec des transistors d'à peine un nanomètre de long.

Des composants si petits qu'ils deviennent incapables de supporter la charge électrique et créent trop de chaleur, ce qui nécessite un système de refroidissement coûteux en énergie.

Les chercheurs tentent donc d'imaginer des approches complètement nouvelles pour créer des ordinateurs toujours plus puissants et rapides. Et parmi elles, l'informatique optique semble une des plus prometteuses.

Dans un ordinateur classique, les données binaires (0 et 1) sont codées en basculant le transistor d'un état électrique à un autre. À chaque changement d'état, il y a un transfert d'électron.

Le commutateur optique utilise lui la lumière pour faire basculer le transistor d'un état à l'autre. Avantage: ce système est beaucoup plus rapide car les photons se déplacent à la vitesse de la lumière.

IBM et l'Institut scientifique et technologique Skolkovo à Moscou se sont ainsi associés pour créer un commutateur optique capable d'effectuer un milliard d'opérations par seconde, soit 100 à 1.000 fois plus que les transistors électroniques, relève IEEE Spectrum.

«Le plus étonnant, c'est que nous pouvons déclencher le commutateur optique avec un seul photon», assure Pavlos Lagoudakis, auteur principal de l'étude parue dans Nature.

Horizon lointain

Pour simplifier, le dispositif s'appuie sur deux lasers. Le premier va réagir avec le matériau du support pour créer des amas de quasi-particules de courtes durées connues sous le nom d'exciton-polaritons.

Un deuxième laser va ensuite faire basculer cet amas entre des états mesurables 0 et 1. Au final, le transistor s'avère incroyablement rapide et nécessite dix fois moins d'énergie que les transistors électroniques pour changer d'état.

L'informatique optique pourrait donc révolutionner le fonctionnement même des ordinateurs. De nombreux chercheurs et entreprises sont sur le coup, à l'instar de la start-up française LightOn qui a mis au point un processeur basé sur les photons, en utilisant des lasers de différentes longueurs d'onde pour effectuer des calculs en parallèle.

Pour autant, l'informatique optique, vieux rêve datant des années 1970, n'a jamais vraiment réussi à percer, rappelle Les Échos. Réinventer complètement notre technologie informatique basée sur le silicium nécessiterait une véritable révolution industrielle et psychologique.

«Il a fallu quarante ans au premier transistor électronique pour entrer dans un ordinateur personnel et l'investissement de nombreux gouvernements, entreprises et ingénieurs», confirme Pavlos Lagoudakis.

Il faudra donc sans doute du temps avant de voir ces puces optiques débarquer sur nos tablettes. D'autant plus qu'on voit mal comment ces dernières pourraient intégrer des lasers. Mais de telles puces pourraient dans un premier temps équiper les superordinateurs nécessaires au développement de l'intelligence artificielle.

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