L'utilisation d'impulsions lumineuses ultracourtes permet une commutation extrêmement économique d'un aimant d'une orientation stable (flèche rouge) à une autre (flèche blanche). Ce concept permet un stockage ultrarapide des informations avec une efficacité énergétique sans précédent. Crédit :© Brad Baxley (parttohole.com)
Le traitement des données ultrarapide utilisant des impulsions lumineuses au lieu de l'électricité a été créé par des scientifiques.
L'invention utilise des aimants pour enregistrer des données informatiques qui ne consomment pratiquement aucune énergie, résoudre le dilemme de créer des vitesses de traitement de données plus rapides sans les coûts énergétiques élevés qui l'accompagnent.
Les serveurs des datacenters actuels consomment entre 2 et 5% de la consommation électrique mondiale, produisant de la chaleur qui à son tour nécessite plus de puissance pour refroidir les serveurs.
Le problème est si grave que Microsoft a même submergé des centaines de ses services de centre de données dans l'océan dans le but de les garder au frais et de réduire les coûts.
La plupart des données sont codées sous forme d'informations binaires (0 ou 1 respectivement) grâce à l'orientation de minuscules aimants, appelé tours, dans les disques durs magnétiques. La tête de lecture/écriture magnétique est utilisée pour définir ou récupérer des informations à l'aide de courants électriques qui dissipent d'énormes quantités d'énergie.
Désormais une équipe internationale publiant en La nature a résolu le problème en remplaçant l'électricité par des impulsions lumineuses extrêmement courtes (d'une durée d'un trillionième de seconde) concentrées par des antennes spéciales au-dessus d'un aimant.
Cette nouvelle méthode est ultra-rapide mais tellement économe en énergie que la température de l'aimant n'augmente pas du tout.
L'équipe comprend le Dr Rostislav Mikhaylovskiy, anciennement à l'Université Radboud et maintenant à l'Université de Lancaster, Stefan Schlauderer, Dr Christoph Lange et professeur Rupert Huber de l'Université de Ratisbonne, Le professeur Alexey Kimel de l'Université Radboud et le professeur Anatoly Zvezdin de l'Académie des sciences de Russie.
Ils ont démontré cette nouvelle méthode en impulsant un aimant avec des rafales lumineuses ultracourtes (d'une durée d'un millionième de millionième de seconde) à des fréquences dans l'infrarouge lointain, la gamme spectrale dite térahertz.
Cependant, même les sources existantes les plus puissantes de la lumière térahertz n'ont pas fourni d'impulsions suffisamment fortes pour changer l'orientation d'un aimant à ce jour.
La percée a été réalisée en utilisant le mécanisme d'interaction efficace du couplage entre les spins et le champ électrique térahertz, qui a été découvert par la même équipe.
Les scientifiques ont ensuite développé et fabriqué une très petite antenne au-dessus de l'aimant pour se concentrer et ainsi améliorer le champ électrique de la lumière. Ce champ électrique local le plus intense était suffisant pour diriger la magnétisation de l'aimant vers sa nouvelle orientation en seulement un billionième de seconde.
La température de l'aimant n'a pas du tout augmenté car ce processus nécessite l'énergie d'un seul quantum de lumière térahertz - un photon - par spin.
Le Dr Mikhaylovskiy a déclaré :« La perte d'énergie record rend cette approche évolutive.
Les futurs dispositifs de stockage exploiteraient également l'excellente définition spatiale des structures d'antenne permettant des mémoires magnétiques pratiques avec simultanément une efficacité énergétique et une vitesse maximales."
Il prévoit de poursuivre ses recherches en utilisant le nouveau laser ultrarapide de l'Université de Lancaster ainsi que des accélérateurs du Cockroft Institute, capables de générer des impulsions lumineuses intenses pour permettre la commutation des aimants et pour déterminer les limites pratiques et fondamentales de la vitesse et de l'énergie de l'enregistrement magnétique.
