Yurii Mongol
1 
5080
1082
Un milliard d'opérations par seconde, ce n'est pas cool. Tu sais ce qui est cool? Un million de milliards d'opérations par seconde.
C'est la promesse d'une nouvelle technique de calcul qui utilise des impulsions de lumière laser pour fabriquer un prototype de l'unité fondamentale de calcul, appelée un bit, qui pourrait basculer entre ses états «1» et «0», 1 quadrillion fois par seconde. C'est environ 1 million de fois plus rapide que les bits des ordinateurs modernes.
Les ordinateurs conventionnels (de votre calculatrice au smartphone ou à l'ordinateur portable que vous utilisez pour lire ceci) pensent en termes de 1 et de 0. Tout ce qu'ils font, de la résolution de problèmes mathématiques à la représentation du monde d'un jeu vidéo, équivaut à une collection très élaborée d'opérations 1 ou 0, oui ou non. Et un ordinateur typique en 2018 peut utiliser des bits de silicium pour effectuer plus ou moins 1 milliard de ces opérations par seconde. [Science Fact ou Fiction? La plausibilité de 10 concepts de science-fiction]
Dans cette expérience, les chercheurs ont pulsé une lumière laser infrarouge sur des treillis en forme de nid d'abeille de tungstène et de sélénium, permettant à la puce de silicium de passer de l'état "1" à "0" comme un processeur d'ordinateur normal - seulement un million de fois plus vite, selon l'étude, qui a été publiée dans Nature le 2 mai.
C'est un truc de la façon dont les électrons se comportent dans ce réseau en nid d'abeille.
Dans la plupart des molécules, les électrons en orbite autour d'elles peuvent sauter dans plusieurs états quantiques différents, ou «pseudospins», lorsqu'ils sont excités. Une bonne façon d'imaginer ces états est de faire des circuits différents, en boucle autour de la molécule elle-même. (Les chercheurs appellent ces pistes «vallées» et la manipulation de ces pirouettes «valleytronics».)
Lorsqu'il n'est pas excité, l'électron peut rester proche de la molécule, tournant en cercles paresseux. Mais excitez cet électron, peut-être avec un éclair de lumière, et il devra aller brûler de l'énergie sur l'une des pistes extérieures.
Le réseau de tungstène-sélénium n'a que deux pistes autour de lui pour que les électrons excités entrent. Flash le réseau avec une orientation de la lumière infrarouge, et l'électron sautera sur la première piste. Flashez-le avec une orientation différente de la lumière infrarouge et l'électron sautera sur l'autre piste. Un ordinateur pourrait, en théorie, traiter ces pistes comme des 1 et des 0. Quand il y a un électron sur la piste 1, c'est un 1. Quand il est sur la piste 0, c'est un 0.
Surtout, ces pistes (ou vallées) sont en quelque sorte proches les unes des autres, et les électrons n'ont pas besoin de courir dessus très longtemps avant de perdre de l'énergie. Impulsez le réseau avec une lumière infrarouge de type 1, et un électron sautera sur la piste 1, mais il ne l'entourera que pendant "quelques femtosecondes", selon l'article, avant de revenir à son état non excité dans les orbitales plus proches du noyau. Une femtoseconde équivaut à un milliard de millionième de seconde, pas même assez longtemps pour qu'un faisceau de lumière traverse un seul globule rouge.
Ainsi, les électrons ne restent pas longtemps sur la piste, mais une fois qu'ils sont sur une piste, des impulsions de lumière supplémentaires les feront aller et venir entre les deux pistes avant d'avoir une chance de retomber dans un état non excité. Ce va-et-vient, 1-0-0-1-0-1-1-0-0-0-1 - encore et encore dans des flashs incroyablement rapides - est la substance de l'informatique. Mais dans ce type de matériau, ont montré les chercheurs, cela pourrait arriver beaucoup plus rapidement que dans les puces contemporaines.
Les chercheurs ont également évoqué la possibilité que leur réseau puisse être utilisé pour le calcul quantique à température ambiante. C'est une sorte de Saint Graal pour l'informatique quantique, car la plupart des ordinateurs quantiques existants exigent que les chercheurs refroidissent d'abord leurs bits quantiques jusqu'à près du zéro absolu, la température la plus froide possible. Les chercheurs ont montré qu'il est théoriquement possible d'exciter les électrons de ce réseau à des «superpositions» des pistes 1 et 0 - ou des états ambigus d'être en quelque sorte floues sur les deux pistes en même temps - qui sont nécessaires pour calculs quantiques.
«À long terme, nous voyons une chance réaliste d'introduire des dispositifs d'information quantique qui effectuent des opérations plus rapidement qu'une seule oscillation d'une onde lumineuse», a déclaré l'auteur principal de l'étude Rupert Huber, professeur de physique à l'Université de Ratisbonne en Allemagne, dans un communiqué. . Cependant, les chercheurs n'ont en fait effectué aucune opération quantique de cette manière, de sorte que l'idée d'un ordinateur quantique à température ambiante est encore entièrement théorique. Et en fait, les opérations classiques (de type régulier) que les chercheurs ont effectuées sur leur réseau étaient simplement sans signification, en va-et-vient, en 1 et 0. Le treillis n'a toujours pas été utilisé pour calculer quoi que ce soit. Ainsi, les chercheurs doivent encore montrer qu'il peut être utilisé dans un ordinateur pratique.
Pourtant, l'expérience pourrait ouvrir la porte à l'informatique conventionnelle ultrarapide - et peut-être même à l'informatique quantique - dans des situations impossibles à réaliser jusqu'à présent..