Premier processeur photonique à utiliser la polarisation, 300 fois plus rapide que les processeurs actuels.

Des chercheurs de l’Université d’Oxford ont développé le premier processeur photonique qui utilise la polarisation de la lumière pour augmenter la densité de stockage et les performances de calcul.

La photonique présente de grands avantages par rapport à l’électronique. Et le fait est que la lumière est plus rapide et plus fonctionnelle dans les larges bandes passantes. Plusieurs projets de recherche sont actuellement en cours pour exploiter les propriétés de la photonique en informatique, car elles sont déjà utilisées dans d’autres domaines tels que les télécommunications et les réseaux informatiques.

Processeur photonique déplacé

Pour comprendre cette étude, publiée dans la revue Science Advances , il faut dire que la lumière a une propriété intéressante qui peut être utilisée pour les calculs. Différentes longueurs d’onde de lumière n’interagissent pas les unes avec les autres, et cela est utilisé, par exemple, dans les fibres optiques pour la communication. Les différentes polarisations de la lumière n’interagissent pas non plus les unes avec les autres. Chacun d’eux peut être utilisé comme un canal d’information indépendant, ce qui permet de stocker des informations dans plusieurs canaux. 

En utilisant ce concept, les chercheurs ont développé le premier processeur photonique utilisant la polarisation de la lumière. Pour ce faire, ils ont développé un nanofil HAD (Hybridized Active Dielectric) utilisant un matériau qui présente des propriétés de matériau commutables lorsqu’il est éclairé par des impulsions optiques. Chaque nanofil répond sélectivement à une direction de polarisation spécifique, de sorte que les informations peuvent être traitées simultanément en utilisant plusieurs polarisations dans différentes directions.

Le développement augmente la densité de plusieurs ordres de grandeur par rapport aux puces électroniques classiques. La vitesse de calcul est plus rapide car ces nanofils sont modulés avec des impulsions optiques qui s’exécutent en nanosecondes. La nouvelle puce promet d’être plus de 300 fois plus rapide et plus dense que les puces existantes.

« Ce n’est que le début de ce que nous aimerions voir dans le futur, qui est l’utilisation de tous les degrés de liberté qu’offre la lumière, y compris la polarisation, pour paralléliser considérablement le traitement de l’information », expliquent les chercheurs. Le projet est à un stade préliminaire et nécessitera des années de développement, mais il suscite de l’intérêt.

Électronique, photonique et nouveaux matériaux

Il faut dire que la loi de Moore, qui a défini la stratégie commerciale dans l’industrie des semi-conducteurs, qui a permis l’apparition du microprocesseur, puis de l’ordinateur personnel, a été la clé de l’augmentation de la densité, et avec elle le nombre de transistors et, in fine, performance.

Aujourd’hui c’est fini car les matériaux (silicium) et les technologies modernes ne permettent plus. Et il est essentiel d’améliorer encore la productivité, ainsi que de travailler avec des fonctions telles que l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique, qui nécessitent un matériel spécialisé et plus avancé qu’aujourd’hui.

Et si nous ne pouvons pas augmenter le nombre de transistors au rythme dont nous avons besoin, comment pouvons-nous intégrer plus de fonctionnalités dans chacun d’eux ? La réponse pourrait être des projets comme ce processeur photonique qui utilise la caractéristique de polarisation de la lumière.