Les portes logiques sont les composants fondamentaux des ordinateurs, et les chercheurs de l'Université de Rochester ont maintenant développé les plus rapides jamais créés. En zappant le graphène et l'or avec des impulsions laser, les nouvelles portes logiques sont un million de fois plus rapides que celles des ordinateurs existants, démontrant la viabilité de "l'électronique à ondes lumineuses".
Les portes logiques prennent deux entrées, les comparent, puis émettent un signal basé sur le résultat. Ils peuvent, par exemple, émettre un 1 si les deux signaux entrants sont un 1 ou un 0, ou si l'un ou l'autre ou aucun d'eux n'est un 1, entre autres "règles". Des milliards de portes logiques individuelles sont entassées dans des puces pour créer des processeurs, de la mémoire et d'autres composants électroniques.
Les portes logiques ne fonctionnent cependant pas instantanément : il y a un délai de l'ordre de la nanoseconde lorsqu'elles traitent les entrées. C'est assez rapide pour les ordinateurs modernes, mais il y a toujours place à l'amélioration. Et maintenant, les nouvelles portes logiques de l'équipe de Rochester les font sauter hors de l'eau, traitant les informations en quelques femtosecondes, qui sont un million de fois plus courtes que les nanosecondes.
Pour atteindre ces vitesses extrêmes, l'équipe a réalisé des jonctions constituées d'un fil de graphène reliant deux électrodes en or. Lorsque le graphène a été zappé avec des paires d'impulsions laser synchronisées, les électrons du matériau ont été excités, les envoyant vers l'une des électrodes, générant un courant électrique.
En ajustant la phase des impulsions laser, l'équipe a pu générer une rafale de l'un des deux types de porteurs de charge, qui s'additionnent ou s'annulent ; le premier peut être considéré comme une sortie 1 et le dernier un 0. Le résultat final est une porte logique ultra-rapide, marquant la première preuve de concept d'un domaine encore théorique connu sous le nom d'électronique à ondes lumineuses.
"Il faudra probablement beaucoup de temps avant que cette technique puisse être utilisée dans une puce informatique, mais au moins nous savons maintenant que l'électronique à ondes lumineuses est pratiquement possible", a déclaré Tobias Boolakee, chercheur principal de l'étude.
Si ces types d'appareils électroniques à ondes lumineuses arrivent un jour sur le marché, ils pourraient être des millions de fois plus rapides que les ordinateurs actuels. Actuellement, nous mesurons les vitesses de traitement en Gigahertz (GHz), mais ces nouvelles portes logiques fonctionnent à l'échelle du Petahertz (PHz). Des études antérieures ont défini cela comme la limite quantique absolue de la vitesse à laquelle les systèmes informatiques basés sur la lumière pourraient éventuellement atteindre.
La recherche a été publiée dans la revue Nature.
Source : Université de Rochester
