L’avenir de l’informatique pourrait basculer grâce aux récentes avancées de l’Université de Tokyo dans le domaine de l’informatique quantique. Une équipe de chercheurs a mis au point un dispositif appelé la « commutation quantique » qui promet d’accélérer les processeurs d’un facteur 1 000, tout en réduisant leur consommation d’énergie et leur chaleur. Ces résultats, publiés dans la revue Science, ouvrent la voie à une nouvelle ère pour l’efficacité énergétique des ordinateurs.
Des avancées technologiques prometteuses
Les chercheurs ont développé un composant capable de traiter l’information bien plus vite que les technologies actuelles. Les processeurs classiques, basés sur des puces semi-conductrices, opèrent à l’échelle des nanosecondes (ns). Avec cette technologie, le temps de traitement d’un bit tombe à 40 picosecondes (ps), ce qui est comparable à la mémoire PoX. C’est environ 1 000 fois plus rapide que les standards actuels.
Cette performance repose sur l’exploitation du spin des électrons, une propriété magnétique utilisée pour convertir un signal électrique en une orientation magnétique très fine servant au stockage de l’information. La commutation quantique dégage très peu de chaleur et réduit la consommation d’énergie d’environ 100 fois, ce qui est en ligne avec les avancées en conversion thermique. Selon le professeur Satoshi Nakatsuji, cette technologie pourrait permettre de traiter en une seconde des données qui mettaient auparavant une heure à être traitées. De plus, l’efficacité énergétique du dispositif est telle qu’il est possible « d’enregistrer des informations sans pratiquement consommer d’énergie », ce qui répond à la forte demande électrique liée à l’intelligence artificielle.
Pour arriver à ces résultats, l’équipe a utilisé des matériaux innovants, notamment le tantale et un alliage manganèse-étain appelé « mangansine ». Ces matériaux améliorent la stabilité et la durabilité du dispositif, qui a tenu plus de 100 milliards de cycles lors des tests. Les technologies classiques, elles, lâchent vite à cause de la surchauffe, souvent après quelques centaines à un million de cycles.
Le défi reste de rendre la technologie accessible à grande échelle : la commutation quantique n’a été testée jusqu’ici que sur un seul élément. L’objectif est de concevoir un prototype fonctionnel d’ici 2030. Par ailleurs, des travaux sont en cours pour que les matériaux topologiques magnétiques fonctionnent à température ambiante, alors que leurs propriétés ne sont aujourd’hui observables qu’à quelques fractions au-dessus du zéro absolu.
