Cibler des applications comme les réseaux de neurones pour l'apprentissage automatique, une nouvelle découverte de l'Université de l'Alberta et de Quantum Silicon Inc. à Edmonton, Le Canada ouvre la voie à l'électronique atomique ultra-efficace, dont le besoin est de plus en plus critique dans notre société axée sur les données. La clé pour libérer le potentiel incalculable de l'électronique la plus verte ? Création de motifs atomiques sur mesure pour contrôler à son tour les électrons.

"Les atomes sont un peu comme des chaises sur lesquelles les électrons s'assoient, " dit Robert Wolkow, professeur de physique et chercheur principal sur le projet. "De même que nous pouvons affecter les conversations lors d'un dîner en contrôlant le regroupement des chaises et des sièges attribués, contrôler le placement d'atomes et d'électrons isolés peut affecter les conversations entre les appareils électroniques."

Wolkow a expliqué que si le contrôle atomique sur les structures n'est pas rare, faire des modèles personnalisés pour créer de nouveaux appareils électroniques utiles était hors de portée. Jusqu'à maintenant.

Bien que les outils de la nanotechnologie aient permis un contrôle rigoureux du placement des atomes sur une surface pendant un certain temps, deux limitations ont empêché les applications électroniques pratiques :les atomes ne resteraient en place qu'à température cryogénique et ne pourraient être facilement atteints que sur des surfaces métalliques qui n'étaient pas technologiquement utiles.

Première preuve de concept

Partie machine atomique, partie circuit électronique, Wolkow et son équipe ont récemment créé un dispositif de preuve de concept, surmonter les deux obstacles majeurs empêchant cette technologie d'être disponible pour les masses. La robustesse et l'utilité électrique requise sont maintenant en main. En outre, les structures peuvent être modelées sur des surfaces de silicium, ce qui signifie que l'intensification de la découverte est également facilement réalisable.

"C'est la cerise sur un gâteau que nous cuisinons depuis environ 20 ans, " a déclaré Wolkow. " Nous avons récemment perfectionné la modélisation des atomes de silicium, puis nous avons eu l'apprentissage automatique pour prendre le relais, soulager les scientifiques qui souffrent depuis longtemps. Maintenant, nous avons libéré des électrons pour suivre leur nature - ils ne peuvent pas quitter la cour que nous avons créée, mais ils peuvent courir librement et jouer avec les autres électrons là-bas. Les positions auxquelles les électrons arrivent, étonnamment, sont le résultat de calculs utiles.

Sur la base de ces résultats, la construction a commencé sur une machine à grande échelle qui simule le fonctionnement d'un réseau de neurones. Contrairement aux réseaux de neurones normaux constitués de transistors et dirigés par un logiciel informatique, la machine atomique affiche spontanément la relative stabilité énergétique de ses motifs binaires. Ceux-ci peuvent à leur tour être utilisés pour former un réseau de neurones plus rapidement et plus précisément qu'il n'est actuellement possible.

Avec la preuve de concept en main avec l'intérêt de plusieurs partenaires industriels majeurs combiné à une publication dans la prestigieuse revue scientifique à comité de lecture Lettres d'examen physique , la réalisation de l'œuvre de la vie de Wolkow consacrée à la création d'un moyen économique d'augmenter la production de masse de produits plus verts, plus rapide, une technologie plus petite est imminente.

« Initier et surveiller l'évolution des électrons uniques au sein des structures définies par l'atome » apparaît dans le numéro du 15 octobre de Lettres d'examen physique .