Un transistor qui simule certaines des fonctions des neurones a été inventé sur la base d'expériences et de modèles développés par des chercheurs de l'Université fédérale de São Carlos (UFSCar) dans l'État de São Paulo, Brésil, Université de Wurtzbourg en Allemagne, et l'Université de Caroline du Sud aux États-Unis.
Le dispositif, qui a des parties micrométriques ainsi que nanométriques, peut voir la lumière, compter, et stocker les informations dans sa propre structure, s'affranchissant du besoin d'une unité de mémoire complémentaire.
Il est décrit dans l'article "Nanoscale tipping bucket effect in a quantum dot transistor-based counter", publié dans la revue Lettres nano .
"Dans cet article, nous montrons que les transistors à base de points quantiques peuvent effectuer des opérations complexes directement en mémoire. Cela peut conduire au développement de nouveaux types de dispositifs et de circuits informatiques dans lesquels des unités de mémoire sont combinées avec des unités de traitement logiques, économiser de l'espace, temps, et la consommation électrique, " a déclaré Victor Lopez Richard, professeur au département de physique de l'UFSCar et l'un des coordinateurs de l'étude.
Le transistor a été réalisé par une technique appelée croissance épitaxiale, qui consiste à revêtir un substrat cristallin d'un film mince. Sur ce substrat microscopique, des gouttelettes nanoscopiques d'arséniure d'indium agissent comme des points quantiques, confiner les électrons dans des états quantifiés. La fonctionnalité de mémoire est dérivée de la dynamique de charge et de décharge électriques des points quantiques, créer des motifs de courant avec des périodicités modulées par la tension appliquée aux grilles du transistor ou la lumière absorbée par les points quantiques.
"La caractéristique clé de notre appareil est sa mémoire intrinsèque stockée sous forme de charge électrique à l'intérieur des points quantiques, " a déclaré Richard. " Le défi est de contrôler la dynamique de ces charges afin que le transistor puisse manifester différents états. Sa fonctionnalité consiste en la capacité de compter, mémoriser, et effectuer les opérations arithmétiques simples normalement effectuées par les calculatrices, mais en utilisant incomparablement moins d'espace, temps, et le pouvoir."
Selon Richard, le transistor n'est pas susceptible d'être utilisé en informatique quantique car cela nécessite d'autres effets quantiques. Cependant, elle pourrait conduire au développement d'une plate-forme destinée à être utilisée dans des équipements tels que des compteurs ou des calculatrices, avec mémoire intrinsèquement liée au transistor lui-même et toutes les fonctions disponibles dans un même système à l'échelle nanométrique, sans besoin d'un espace séparé pour le stockage.
"De plus, on pourrait dire que le transistor peut voir la lumière parce que les points quantiques sont sensibles aux photons, " Richard a dit, "et tout comme la tension électrique, la dynamique de charge et de décharge des points quantiques peut être contrôlée via l'absorption de photons, simulant des réponses synaptiques et certaines fonctions des neurones."
Des recherches supplémentaires seront nécessaires avant que le transistor puisse être utilisé comme ressource technologique. Pour l'instant, il ne fonctionne qu'à des températures extrêmement basses - environ 4 Kelvin, la température de l'hélium liquide.
"Notre objectif est de le rendre fonctionnel à des températures plus élevées et même à température ambiante. Pour ce faire, nous devrons trouver un moyen de séparer suffisamment les espaces électroniques du système pour éviter qu'ils ne soient affectés par la température. Nous avons besoin d'un contrôle plus affiné des techniques de synthèse et de croissance des matériaux afin d'affiner les canaux de charge et de décharge. Et les états stockés dans les points quantiques doivent être quantifiés, " dit Richard.
