L'intelligence artificielle ayant suscité un large intérêt, les chercheurs se concentrent sur la compréhension de la façon dont le cerveau accomplit la cognition afin de pouvoir construire des systèmes artificiels dotés d'une intelligence générale comparable à l'intelligence humaine.

Beaucoup ont relevé ce défi en utilisant la microélectronique au silicium conventionnelle en conjonction avec la lumière. Cependant, la fabrication de puces de silicium avec des éléments de circuits électroniques et photoniques est difficile pour de nombreuses raisons physiques et pratiques liées aux matériaux utilisés pour les composants.

Dans Lettres de physique appliquée , des chercheurs du National Institute of Standards and Technology proposent une approche de l'intelligence artificielle à grande échelle qui se concentre sur l'intégration de composants photoniques avec l'électronique supraconductrice plutôt que l'électronique semi-conductrice.

"Nous soutenons qu'en fonctionnant à basse température et en utilisant des circuits électroniques supraconducteurs, détecteurs monophotoniques, et des sources lumineuses au silicium, nous ouvrirons la voie vers des fonctionnalités de calcul riches et une fabrication évolutive, ", a déclaré l'auteur Jeffrey Shainline.

L'utilisation de la lumière pour la communication en conjonction avec des circuits électroniques complexes pour le calcul pourrait permettre des systèmes cognitifs artificiels d'échelle et de fonctionnalité au-delà de ce qui peut être réalisé avec la lumière ou l'électronique seule.

"Ce qui m'a le plus surpris, c'est que l'intégration optoélectronique peut être beaucoup plus facile en travaillant à basse température et en utilisant des supraconducteurs qu'en travaillant à température ambiante et en utilisant des semi-conducteurs, ", a déclaré Shainline.

Les détecteurs de photons supraconducteurs permettent de détecter un seul photon, tandis que les détecteurs de photons semi-conducteurs nécessitent environ 1, 000 photons. Ainsi, non seulement les sources lumineuses au silicium fonctionnent à 4 kelvins, mais ils peuvent aussi être 1, 000 fois moins lumineux que leurs homologues à température ambiante et communiquent toujours efficacement.

Certaines candidatures, comme les puces dans les téléphones portables, nécessitent de travailler à température ambiante, mais la technologie proposée aurait encore une large applicabilité pour les systèmes informatiques avancés.

Les chercheurs prévoient d'explorer une intégration plus complexe avec d'autres circuits électroniques supraconducteurs et de démontrer tous les composants qui composent les systèmes cognitifs artificiels, y compris les synapses et les neurones.

Montrant que le matériel peut être fabriqué de manière évolutive, si de grands systèmes peuvent être réalisés à un coût raisonnable, sera également important. L'intégration optoélectronique supraconductrice pourrait également aider à créer des technologies quantiques évolutives basées sur des qubits supraconducteurs ou photoniques. De tels systèmes hybrides quantiques-neuraux peuvent également conduire à de nouvelles façons de tirer parti des forces de l'intrication quantique avec les neurones à pointes.