Utiliser la lumière pour accélérer les puces
Des chercheurs de l'Université Northeastern aux États-Unis viennent d'annoncer une découverte révolutionnaire qui permettra aux ordinateurs et aux téléphones de fonctionner 1 000 fois plus vite que la technologie actuelle des puces de silicium.
L’avancée provient du contrôle des matériaux quantiques grâce à une méthode appelée refroidissement thermique.
Une nouvelle avancée dans le domaine des matériaux quantiques pourrait aider les appareils électroniques à fonctionner 1 000 fois plus vite que la technologie actuelle (Photo : Getty).
Le matériau choisi par l'équipe de recherche est le 1T-TaS₂, un matériau quantique spécial qui peut basculer de manière flexible entre deux états : conducteur d'électricité comme un métal ou isolant comme un semi-conducteur.
Auparavant, l’état conducteur n’apparaissait qu’à des températures extrêmement basses et durait quelques fractions de seconde, ce qui le rendait presque impossible à appliquer dans les appareils électroniques de tous les jours.
L’équipe a découvert comment maintenir l’état métallique stable du matériau à une température proche de la température ambiante pendant des mois.
Ils y sont parvenus en chauffant le matériau et en le refroidissant rapidement à une vitesse d'environ 120 kelvins par seconde. Cette méthode a poussé le matériau au-delà d'un seuil de transition de phase, créant un état de phase mixte entre conducteur et isolant.
Les scientifiques utilisent également la lumière pour déclencher cette transition. Lorsqu'il est illuminé, le matériau réagit presque instantanément, modifiant sa structure ondulatoire de densité de charge intrinsèque. Ces changements maintiennent l'état métallique stable dans des conditions de température contrôlées.
Le professeur Gregory Fiete, physicien à l'Université Northeastern, a déclaré que l'équipe contrôlait les propriétés des matériaux à la vitesse la plus rapide permise par la physique.
Il a souligné que l'utilisation de la lumière au lieu de plusieurs couches de matériau comme dans les transistors en silicium traditionnels simplifie la structure du microcircuit et ouvre la possibilité de concevoir des appareils électroniques de nouvelle génération.
Quelles sont les limites pour les jetons ?
Dans les appareils actuels, les processeurs fonctionnent à des fréquences gigahertz. Grâce à cette découverte, les chercheurs espèrent atteindre des fréquences térahertz, soit 1 000 fois plus rapides.
Cette capacité est particulièrement importante à mesure que les données deviennent de plus en plus volumineuses et qu’un traitement en temps réel est nécessaire dans des applications telles que l’intelligence artificielle, la réalité virtuelle, l’informatique quantique et les simulations scientifiques.
L’étude a également montré que lorsque la lumière est projetée sur le matériau à certaines fréquences, les ondes d’oscillation du réseau cristallin changent de manière correspondante.
Par exemple, les oscillations à 2,5 térahertz reflètent les changements dans l’amplitude des ondes de densité de charge, tandis que les oscillations à 1,3 térahertz sont associées au glissement de la couche de matériau à l’échelle atomique.
L'équipe a publié ses résultats dans la revue Nature Physics et a qualifié cet état conducteur d'« état métallique caché ». Dans cet état, le matériau semble isolant, mais permet en réalité aux électrons de circuler à grande vitesse grâce à une combinaison de petites régions conductrices réparties dans sa structure.
La méthode de trempe thermique permet un contrôle instantané de la conductivité électrique du matériau en modifiant l'environnement d'éclairage, a déclaré le chercheur Alberto de la Torre, qui a dirigé l'équipe.
Il a souligné que la programmabilité de cet état ouvre la voie à la création d'appareils électroniques capables de stocker et de traiter des données au sein d'un même matériau.
En outre, certaines études connexes ont également noté la possibilité d’ajuster l’état du matériau grâce à des chambres résonnantes térahertz.
En modifiant la structure optique externe, le matériau réagit au champ électromagnétique et change de phase de manière contrôlée. Cet effet est similaire au principe d'amélioration de la résonance lumineuse dans les dispositifs laser, mais appliqué aux matériaux conducteurs à l'échelle atomique.
En éliminant plusieurs interfaces matérielles et en utilisant une seule substance contrôlée par la lumière, l’équipe a ouvert de nouvelles voies pour l’industrie de la microélectronique.
Source : https://dantri.com.vn/khoa-hoc/tim-ra-vat-lieu-luong-tu-giup-may-tinh-dien-thoai-nhanh-hon-1000-lan-20250805073922390.htm
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