Pour la toute première fois, des scientifiques ont réussi à stocker des informations basées sur la lumière comme des ondes sonores, sur une puce informatique. Une prouesse que les scientifiques comparent au fait de capturer le son qui résulte d’un éclair, soit le tonnerre.

Bien que cela puisse sembler un peu étrange, cette conversion est absolument essentielle si nous souhaitons un jour passer de nos ordinateurs électroniques actuels à des ordinateurs fonctionnant à base de lumière, qui pourraient littéralement déplacer les données à la vitesse de la lumière.

L’étude, publiée le 18 septembre dans Nature communications, constitue une véritable avancée dans le domaine du développement de circuits intégrés photoniques, c’est-à-dire de puces électroniques qui utilisent la lumière au lieu des électrons pour gérer de l’information.

Les ordinateurs à base de lumière, ou ordinateurs photoniques, ont en effet le potentiel de fonctionner au moins 20 fois plus rapidement que les ordinateurs portables actuels. De plus, ces derniers ne produiront pas de chaleur, ni ne gaspilleront de l’énergie comme les dispositifs existants.

Cela est dû au fait que ces ordinateurs (en théorie), traiteront les données sous forme de photons, au lieu des électrons. En théorie, car malgré le fait que des entreprises telles que IBM ou Intel soient sur le coup, cette transition technologique est bien plus facile à décrire qu’à réaliser.

Il faut savoir que le codage des informations en photons est assez simple : nous le faisons déjà lorsque nous envoyons des informations via la fibre optique. Mais trouver le moyen pour une puce informatique de récupérer et traiter des informations stockées dans les photons est très difficile en raison de ce qui rends la lumière, justement si attrayante à utiliser : elle est trop rapide pour que les micropuces existantes puissent lire les informations. C’est pourquoi les informations basées sur la lumière qui traversent les câbles Internet sont actuellement converties en électrons lents.

Mais une meilleure alternative, serait de ralentir la lumière et de la convertir en son. Et c’est exactement ce que qu’une équipe de chercheurs de l’Université de Sydney en Australie, a fait. « L’information dans notre puce, sous forme acoustique, se déplace à une vitesse environ cinq fois plus lente que dans le domaine optique », a déclaré Birgit Stiller, en charge du projet. « C’est comme la différence entre le tonnerre et la foudre », a-t-elle ajouté.

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Crédits : University of Sydney

Cela signifie que les ordinateurs pourraient posséder les avantages des données livrées par la lumière : avoir des vitesses élevées, ne pas causer d’échauffement par la résistance électrique, ainsi qu’aucune interférence par rayonnements électromagnétiques. De plus, ils seraient également capables de ralentir la transmission de ces données de manière assez efficace, afin que les puces informatiques puissent en faire quelque chose d’utile.

« Pour que les ordinateurs à base de lumière deviennent une réalité commerciale, les données photoniques sur la puce doivent être ralenties afin qu’elles puissent être traitées, acheminées, stockées et accessibles », a déclaré Moritz Merklein, un membre de l’équipe de recherche. « Il s’agit d’une avancée importante dans le domaine du traitement de l’information optique, car ce concept répond à toutes les exigences relatives aux systèmes de communication optiques actuels et futurs », a ajouté Benjamin Eggleton, un autre membre de l’équipe.

L’équipe a réussi cette prouesse en développant un système de mémoire qui est capable de transférer les informations entre la lumière et les ondes sonores de manière très précise, sur une micropuce photonique : le type de puce qui sera utilisée dans les ordinateurs photoniques.

Tout d’abord, l’information photonique entre dans la puce sous forme d’une impulsion de lumière, où elle interagit avec une autre impulsion dite « d’écriture », produisant une onde acoustique qui stocke les données. Puis, une autre impulsion de lumière dite « de lecture », accède à ces données sonores et les transmets de nouveau par le biais de la lumière. Bien que la lumière dite non traitée passera à travers la puce en 2 à 3 nanosecondes, une fois stockée sous forme d’onde sonore, les informations peuvent rester sur la puce jusqu’à 10 nanosecondes, ce qui est suffisamment long pour que les données puissent être récupérées et traitées.

Le fait que l’équipe de recherche ait pu transformer la lumière en ondes sonores a permis, non seulement de ralentir la lumière, mais également de rendre la récupération de ces données plus précise.

De plus, contrairement aux tentatives précédentes, le système a fonctionné sur une large bande passante. « Construire un tampon acoustique à l’intérieur d’une puce, améliore notre capacité à contrôler l’information de plusieurs ordres de grandeur », a déclaré Merklein. « Notre système ne se limite pas à une bande passante étroite. À la différence des systèmes précédents, cela nous permet de stocker et de récupérer simultanément des informations à plusieurs longueurs d’ondes, augmentant considérablement l’efficacité du périphérique », a conclu Stiller.

Sources : Nature Communications, PhysOrg

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