Dans un article publié aujourd’hui dans Avancées scientifiquesdes chercheurs de l’Université d’Oxford ont développé une méthode utilisant la polarisation de la lumière pour maximiser la densité de stockage d’informations et les performances de calcul à l’aide de nanofils.
La lumière a une propriété exploitable – différentes longueurs d’onde de lumière n’interagissent pas entre elles – une caractéristique utilisée par la fibre optique pour transporter des flux parallèles de données. De même, différentes polarisations de la lumière n’interagissent pas non plus les unes avec les autres. Chaque polarisation peut être utilisée comme un canal d’information indépendant, permettant de stocker plus d’informations dans plusieurs canaux, améliorant considérablement la densité d’informations.
June Sang Lee, première auteure et étudiante au doctorat, du département des matériaux de l’Université d’Oxford, a déclaré : « Nous savons tous que l’avantage de la photonique par rapport à l’électronique est que la lumière est plus rapide et plus fonctionnelle sur de larges bandes passantes. Notre objectif était donc d’exploiter pleinement ces avantages de la photonique combinée à un matériau accordable pour réaliser un traitement de l’information plus rapide et plus dense. »
Polarisation en tant que canal indépendant. Crédit : June Sang Lee, Département des matériaux, Université d’Oxford
En collaboration avec le professeur C. David Wright de l’Université d’Exeter, l’équipe de recherche a développé un nanofil HAD (diélectrique actif hybride), utilisant un matériau vitreux hybride qui présente des propriétés matérielles commutables lors de l’illumination d’impulsions optiques. Chaque nanofil montre des réponses sélectives à une direction de polarisation spécifique, de sorte que les informations peuvent être traitées simultanément en utilisant plusieurs polarisations dans différentes directions.
En utilisant ce concept, les chercheurs ont développé le premier processeur de calcul photonique à utiliser les polarisations de la lumière.
Le calcul photonique est effectué à travers de multiples canaux de polarisation, conduisant à une amélioration de la densité de calcul de plusieurs ordres par rapport à celle des puces électroniques conventionnelles. Les vitesses de calcul sont plus rapides car ces nanofils sont modulés par des impulsions optiques nanosecondes.
Depuis l’invention du premier circuit intégré en 1958, intégrer davantage de transistors dans une taille donnée de puce électronique a été le moyen privilégié de maximiser la densité de calcul, la soi-disant « loi de Moore ». Cependant, avec l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique nécessitant un matériel spécialisé qui commence à repousser les limites de l’informatique établie, la question dominante dans ce domaine de l’ingénierie électronique a été « Comment intégrer plus de fonctionnalités dans un seul transistor ? »
Depuis plus d’une décennie, les chercheurs du laboratoire du professeur Harish Bhaskaran du Département des matériaux de l’Université d’Oxford se sont penchés sur l’utilisation de la lumière comme moyen de calcul.
Le professeur Bhaskaran, qui a dirigé les travaux, a déclaré : « Ce n’est que le début de ce que nous aimerions voir à l’avenir, à savoir l’exploitation de tous les degrés de liberté qu’offre la lumière, y compris la polarisation pour paralléliser considérablement le traitement de l’information. travail sur scène, mais des idées super excitantes qui combinent l’électronique, les matériaux non linéaires et l’informatique. Beaucoup de perspectives passionnantes sur lesquelles travailler, ce qui est toujours un bon endroit pour être. »
June Sang Lee et al, Reconfigurabilité sélective de la polarisation dans les nanofils diélectriques actifs hybrides, Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abn9459. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn9459