Une équipe de chercheurs de l'Université de Tokyo a élaboré un composant novateur capable d'améliorer drastiquement les performances des puces semi-conductrices utilisées dans les ordinateurs. En générant très peu de chaleur, ce nouveau dispositif permet de réduire la consommation d'énergie globale, ce qui est un enjeu majeur dans un monde de plus en plus connecté.
Les résultats de ces travaux ont été publiés dans la prestigieuse revue Science et visent à la création d'un prototype fonctionnel d'ici 2030.
Le professeur Satoshi Nakatsuji, de l'Université de Tokyo, a été cité par le quotidien économique japonais Nikkei, exprimant que "cette technologie pourrait permettre, par exemple, de traiter en une seconde des données dont le traitement prenait auparavant une heure".
Les ordinateurs fonctionnent grâce à des bits, représentés par des "0" et des "1", en fonction de la présence ou de l'absence de courant électrique. Ce flux est contrôlé par des transistors miniatures. Cependant, la quête d'une augmentation des performances se heurte à des limites physiques essentielles liées à la consommation d'énergie et à la dissipation thermique, limitant ainsi la montée en fréquence des processeurs depuis les années 2000.
Réduction significative de l'énergie nécessaire
Afin de surmonter ces contraintes, les chercheurs japonais ont conçu un dispositif de commutation quantique qui repose non pas sur le courant électrique, mais sur le spin des électrons, une propriété magnétique. Ainsi, un bit est traité en 40 picosecondes (soit environ 1.000 fois plus rapidement que les technologies actuelles qui fonctionnent à la nanoseconde).
Ce dispositif utilise deux matériaux, le tantale et le manganèse-étain. Le signal électrique est converti en une orientation magnétique, essentielle pour le stockage de l'information. Un avantage considérable de cette méthode est sa faible production de chaleur, même après avoir traité des informations des milliards de fois, contrairement aux technologies traditionnelles, qui échouent rapidement en raison de la surchauffe. Le professeur Nakatsuji souligne qu'il est possible d'enregistrer des données avec une consommation d'énergie négligeable.
De plus, les résultats montrent que les performances des composants augmentent avec la miniaturisation. Si cette technologie est mise en œuvre, elle pourrait à terme réduire la consommation d'énergie nécessaire au traitement des données d'environ 100 fois.
Cependant, ces avancées n'ont été expérimentées que sur des éléments isolés. Pour une adoption à grande échelle, plusieurs défis techniques doivent encore être surmontés.
