Les ordinateurs modernes sont basés sur des circuits logiques utilisant des transistors à semi-conducteurs. Pour augmenter la puissance de calcul, des transistors plus petits sont nécessaires. La loi de Moore stipule que le nombre de transistors pouvant tenir sur un circuit intégré devrait doubler tous les deux ans en raison de la mise à l'échelle. Mais à mesure que les transistors atteignent des dimensions atomiques, réaliser cet exploit devient de plus en plus difficile. L'un des défis les plus importants est la dissipation thermique des circuits créés à l'aide de la technologie des semi-conducteurs standard d'aujourd'hui, semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire (CMOS), qui dégagent plus de chaleur à mesure que plus de transistors sont ajoutés. Cela rend CMOS incapable de prendre en charge les ordinateurs du futur.
Les ingénieurs recherchent donc des alternatives au CMOS qui permettraient des circuits logiques informatiques très efficaces et générant beaucoup moins de chaleur. Les chercheurs de la Northwestern University ont peut-être trouvé une solution :une toute nouvelle famille de circuits logiques basée sur des dispositifs à semi-conducteurs magnétiques. L'avancée pourrait conduire à des circuits logiques jusqu'à 1 million de fois plus économes en énergie qu'aujourd'hui.
Contrairement aux circuits intégrés traditionnels, qui sont constitués d'un ensemble de transistors miniatures fonctionnant sur une seule pièce de semi-conducteur, les soi-disant "circuits logiques de spin" utilisent le phénomène de physique quantique du spin, une propriété fondamentale de l'électron.
"Ce que nous avons développé, c'est un dispositif qui peut être configuré dans un circuit logique capable d'effectuer toute la logique booléenne nécessaire et qui peut être mis en cascade pour développer des unités fonctionnelles sophistiquées, " a déclaré Bruce W. Wessels, Walter P. Murphy, professeur de science et d'ingénierie des matériaux à la McCormick School of Engineering and Applied Science de Northwestern et l'un des auteurs de l'article. "Nous utilisons des dispositifs logiques 'spintroniques' pour effectuer avec succès les mêmes opérations qu'un circuit CMOS conventionnel, mais avec moins de dispositifs et plus de puissance de calcul."
Les circuits logiques de spin sont créés avec des transistors de spin bipolaires magnétorésistifs, récemment breveté par les chercheurs.
Un article décrivant les résultats, "Logique spin-transistor couplée à l'émetteur, " a été présenté le 5 juillet au Symposium international sur les architectures à l'échelle nanométrique qui s'est tenu aux Pays-Bas. Parmi les autres auteurs du nord-ouest figurent l'étudiant diplômé Joseph Friedman, l'auteur principal de l'article ; Gokhan Memik, professeur agrégé de génie électrique et d'informatique; et Alan Sahakian, professeur d'électrotechnique et d'informatique.
La nouvelle famille logique, qui tire parti des propriétés magnétiques associées au spin des électrons, pourrait aboutir à un ordinateur 1 million de fois plus économe en énergie que ceux sur le marché aujourd'hui. Bien que cette réalisation soit optimiste et pourrait prendre une décennie à réaliser, "Nous pensons que c'est potentiellement révolutionnaire, " a déclaré Friedman.
