Une équipe de chercheurs à l’Université de l’Arizona a réalisé une avancée significative qui pourrait mener à des transistors fonctionnant à des vitesses de péta-hertz. Cette découverte utilise des impulsions lumineuses pour contrôler les électrons dans le graphène, promettant ainsi de transformer le domaine de l’informatique.
Une équipe de scientifiques a présenté une avancée qui pourrait un jour permettre aux ordinateurs de fonctionner à des vitesses des millions de fois supérieures à celles des processeurs les plus avancés d’aujourd’hui.
Cette découverte, dirigée par des chercheurs de l’Université de l’Arizona et leurs collaborateurs internationaux, se concentre sur l’utilisation d’impulsions lumineuses ultrarapides pour contrôler le mouvement des électrons dans le graphène, un matériau d’une épaisseur d’un atome.
La recherche, récemment publiée dans Nature Communications, démontre que les électrons peuvent contourner des barrières presque instantanément en faisant parvenir des impulsions laser de moins d’un trillionième de seconde sur le graphène. Ce phénomène, connu sous le nom de tunnel quantique, a longtemps intrigué les physiciens, mais la capacité de l’équipe à l’observer et à le manipuler en temps réel représente une avancée majeure.
Mohammed Hassan, professeur associé de physique et de science optique à l’Université de l’Arizona, a expliqué que cette avancée pourrait conduire à des vitesses de traitement dans la plage du péta-hertz, plus de mille fois plus rapides que les puces qui alimentent les ordinateurs d’aujourd’hui. Une telle avancée, a-t-il déclaré, transformerait le paysage de l’informatique, permettant des progrès significatifs dans des domaines allant de l’intelligence artificielle et de la recherche spatiale à la chimie et aux soins de santé.
Hassan, qui a précédemment dirigé le développement du microscope électronique le plus rapide au monde, a travaillé aux côtés de collègues de l’Université de l’Arizona, du Jet Propulsion Laboratory du California Institute of Technology et de l’Université Ludwig Maximilian de Munich. Leur objectif initial était d’étudier la conduction de l’électricité dans le graphène exposé à la lumière laser. En règle générale, la structure symétrique du graphène fait que les courants générés des deux côtés se neutralisent, ne laissant aucun courant net.
Cependant, l’équipe a fait une découverte surprenante après avoir modifié les échantillons de graphène. Ils ont observé qu’un seul électron pouvait « tunneler » à travers le matériau, et que cet événement fugace pouvait être capturé en temps réel. Ce résultat inattendu a incité à des investigations plus poussées et a finalement conduit à la création de ce que Hassan appelle « le transistor quantique péta-hertz le plus rapide au monde ».
Pour réaliser cela, les scientifiques ont utilisé un phototransistor en graphène disponible dans le commerce, amélioré avec une couche de silicium spéciale. Ils l’ont exposé à un laser s’allumant et s’éteignant à un rythme incroyable de 638 attosecondes – chaque attoseconde étant un quintillionième de seconde. Le résultat fut un transistor capable de fonctionner à des vitesses de péta-hertz, un exploit auparavant jugé inaccessibile.
Contrairement à de nombreuses avancées scientifiques qui nécessitent des environnements de laboratoire hautement contrôlés, ce nouveau transistor a fonctionné dans des conditions ambiantes courantes. Cela ouvre la voie à l’adoption de cette technologie pour un usage commercial, intégrable dans les futures générations d’appareils électroniques.
Hassan et son équipe travaillent actuellement avec Tech Launch Arizona pour breveter et commercialiser leur invention. Leur prochain objectif est de développer une version du transistor fonctionnant avec des lasers standard disponibles dans le commerce, rendant cette technologie plus accessible aux partenaires constructeurs industriels.