Des avancées vers une informatique magnétique ultrarapide grâce à une nouvelle théorie quantique

L’informatique moderne pourrait bientôt connaître une avancée majeure grâce à une percée scientifique permettant de magnétiser des matériaux non magnétiques à température ambiante. Cette découverte prometteuse ouvre la voie à des dispositifs de mémoire magnétique ultrarapides et plus efficaces, avec des implications potentiellement révolutionnaires pour les systèmes informatiques de demain.

La magnétisation par laser 

Pour la première fois, des chercheurs ont réussi à magnétiser un matériau non magnétique à température ambiante. Traditionnellement, ce type de magnétisation n’était possible qu’à des températures extrêmement basses, rendant les dispositifs difficiles et coûteux à maintenir. L’innovation repose sur l’utilisation de lasers pour induire un état magnétique dans un matériau non magnétique, une méthode qui pourrait transformer la manière dont les informations sont stockées et transférées.

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La manipulation des propriétés magnétiques à température ambiante a toujours été un défi en raison de la fragilité des états quantiques. En effet, les vibrations thermiques et d’autres formes de bruit peuvent facilement détruire ces états, un phénomène connu sous le nom de décohérence. Pour contourner ce problème, les scientifiques ont généralement recours à des températures proches du zéro absolu, créant des systèmes encombrants et énergivores.

L’équipe dirigée par Alexander Balatsky, professeur de physique à l’Institut nordique de physique théorique (NORDITA), a proposé en 2017 une théorie novatrice baptisée « multiferroïcité dynamique ». Cette approche suggère que la polarisation électrique peut induire le magnétisme dans un matériau non magnétique, en agitant les atomes de ce matériau pour générer un champ magnétique. 

Expérimentations réussies

Dans une étude publiée dans la revue Nature, les chercheurs ont utilisé un matériau composé d’atomes de titane entourés de titanate de strontium, un oxyde de titane et de strontium, pour tester leur théorie. En envoyant des impulsions laser spécifiques sur ce matériau, ils ont réussi à induire un magnétisme contrôlé, démontrant ainsi la validité de leur approche théorique.

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Le processus expérimental impliquait l’utilisation de lasers infrarouges avec une longueur d’onde de 1 300 nanomètres. Les chercheurs ont émis des salves de femtosecondes (un quadrillionième de seconde) de 800 microjoules, concentrées sur le matériau avec des miroirs paraboliques pour créer un faisceau d’environ 0,5 millimètre de diamètre. Ces impulsions laser ont généré des photons polarisés circulairement, induisant un mouvement circulaire dans les atomes du matériau.

Ce mouvement circulaire des atomes a produit des champs magnétiques directionnels, comparables à la puissance d’un aimant de réfrigérateur. Lorsque les photons étaient polarisés circulairement vers la gauche, le pôle nord de l’aimantation pointait vers le haut, et inversement lorsqu’ils étaient polarisés vers la droite. Ces champs magnétiques, bien qu’éphémères, existent uniquement lorsque les atomes sont agités.

Implications pour l’informatique

La capacité à générer des champs magnétiques à température ambiante ouvre des possibilités pour l’avenir de l’informatique. Ces découvertes pourraient mener à la création de transistors magnétiques ultrarapides, éliminant le besoin de refroidissement extrême et réduisant considérablement la consommation d’énergie.

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Les commutateurs magnétiques, rendus possibles par cette nouvelle technique, pourraient transformer le transfert d’informations, rendant les ordinateurs plus rapides et plus efficaces énergétiquement. En utilisant des lasers pour contrôler les vibrations du réseau d’un matériau, il devient possible de créer des dispositifs capables de fonctionner à température ambiante avec une rapidité et une précision sans précédent.

Ce n’est pas la première fois que la lumière est utilisée pour manipuler le magnétisme à des fins informatiques. En janvier, une autre étude a montré comment la composante magnétique de la lumière pouvait influencer le magnétisme d’un matériau solide, ouvrant la voie à de futurs composants de mémoire magnétique ultrarapides.