Un groupe de chercheurs au Japon a développé un nouveau type de processeur connu sous le nom de PAXEL, un appareil qui peut potentiellement contourner la loi de Moore et augmenter la vitesse et l'efficacité de l'informatique. PAXEL, qui signifie accélérateur photonique, est placé à l'avant d'un ordinateur numérique et optimisé pour exécuter des fonctions spécifiques mais avec moins de consommation d'énergie que ce qui est nécessaire pour les appareils entièrement électroniques.

Les transistors à effet de champ à semi-conducteur à oxyde métallique sont à la base de la plupart des circuits électroniques intégrés, mais ils sont limités par la loi de Moore, qui dit que le nombre de puces de microprocesseur sur un seul circuit électronique doublera tous les deux ans. Il y a une limite inhérente à cela, bien que, basé sur la façon dont la taille des puces du microprocesseur est liée à la nature mécanique quantique des électrons.

Il est possible de surmonter partiellement le problème de la loi de Moore en utilisant un traitement parallèle, dans lequel plusieurs processeurs effectuent des calculs simultanés. Cette approche ne fonctionne pas pour toutes les applications, toutefois.

Dans un journal en Photonique APL , des éditions AIP, les chercheurs se sont penchés sur une autre technique d'utilisation de la lumière pour l'étape de transport de données dans les circuits intégrés, puisque les photons ne sont pas soumis à la loi de Moore. Au lieu de circuits électroniques intégrés, beaucoup de nouveaux développements impliquent maintenant des circuits intégrés photoniques (PIC). L'accélérateur PAXEL adopte cette approche et utilise la nanophotonique à faible consommation d'énergie, qui sont de très petits PIC.

Nanophotonique, tels que ceux utilisés dans PAXEL, fonctionnent à la vitesse de la lumière et peuvent effectuer des calculs de façon analogique, avec des données mappées sur des niveaux d'intensité lumineuse. Des multiplications ou des additions sont alors effectuées en faisant varier l'intensité lumineuse. Les enquêteurs ont envisagé différentes architectures PAXEL pour diverses utilisations, notamment les réseaux de neurones artificiels, calcul de réservoir, logique de porte de passage, prise de décision et détection compressée.

Une application particulièrement intéressante de PAXEL est ce qu'on appelle l'informatique de brouillard. C'est comme le cloud computing mais utilise des ressources de calcul (serveurs) près du "sol" où se produit l'événement d'origine. Un PAXEL compact attaché à une tablette ou à un autre appareil portable pourrait détecter des signaux et transmettre les informations via une liaison sans fil 5G aux ressources informatiques de brouillard à proximité pour l'analyse des données.

Des applications de cette nouvelle technologie sont attendues dans un large éventail de domaines, y compris les tests médicaux et vétérinaires au point de service, Diagnostique, tests de médicaments et d'aliments, et la biodéfense. Comme de plus en plus de nos appareils domestiques et professionnels sont connectés via le Web, meilleure capacité de calcul, y compris le transport de données avec une plus grande efficacité énergétique, sera nécessaire. Des avancées telles que PAXEL devraient aider à répondre à ces besoins.