Des impulsions laser synchronisées (rouge et bleu) génèrent une salve de porteurs de charge réels et virtuels dans le graphène, qui sont absorbés par l’or métallique pour produire un courant net — © University of Rochester illustration / Michael Osadciw

En exposant le graphène et l’or à des impulsions laser ultra-courtes, des chercheurs américains ont créé des portes logiques d’une rapidité sans précédent, promettant de faire entrer l’informatique dans une nouvelle ère.

Une rapidité sans précédent

Éléments fondamentaux des ordinateurs, les portes logiques sont des transistors qui vont comparer les signaux (ou bits) entrants puis émettre un signal de sortie (1 ou 0) en fonction du résultat. À l’heure actuelle, les processeurs, mémoires et autres composants électroniques en intègrent des milliards.

De l’ordre de la nanoseconde, leur délai de traitement s’avère largement suffisant pour les machines modernes, mais il est toujours possible de l’améliorer. Décrites dans la revue Nature, les nouvelles portes logiques créées par les chercheurs de l’université de Rochester effectuent leurs opérations en quelques femtosecondes seulement (soit environ un million de fois plus rapidement).

Pour atteindre ces vitesses extrêmes, l’équipe a fabriqué des jonctions composées d’un fil de graphène reliant deux électrodes en or. Lorsque le graphène est soumis à des paires synchronisées d’impulsions laser, les électrons du matériau sont excités et se dirigent 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 (représentant respectivement un 1 et un 0), qui s’additionnent ou s’annulent.

— sakkmesterke / Shutterstock.com

« Nous savons maintenant que l’électronique à ondes lumineuses est possible »

« Il faudra probablement beaucoup de temps pour que cette technique puisse être utilisée dans une puce informatique, mais au moins nous savons maintenant que l’électronique à ondes lumineuses est possible », souligne Tobias Boolakee, auteur principal de l’étude.

Actuellement, les vitesses de traitement sont mesurées en gigahertz (GHz), mais ces nouvelles portes logiques fonctionnent à l’échelle du pétahertz (PHz). Des études antérieures ont fixé cette valeur comme étant la limite quantique absolue de la vitesse que pourraient atteindre les systèmes informatiques basés sur la lumière.

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