Le tout premier dispositif nanométrique intégré pouvant être programmé avec des photons ou des électrons a été développé par des scientifiques du groupe de recherche Advanced Nanoscale Engineering de Harish Bhaskaran à l'Université d'Oxford.

En collaboration avec des chercheurs des universités de Münster et d'Exeter, des scientifiques ont créé un dispositif électro-optique unique en son genre qui relie les domaines de l'informatique optique et électronique. Cela fournit une solution élégante pour obtenir des mémoires et des processeurs plus rapides et plus économes en énergie.

L'informatique à la vitesse de la lumière a été une perspective séduisante mais insaisissable, mais avec ce développement, c'est maintenant une proximité tangible. L'utilisation de la lumière pour coder et transférer des informations permet à ces processus de se produire à la vitesse limite ultime, celle de la lumière. Alors que depuis peu, l'utilisation de la lumière pour certains procédés a été démontrée expérimentalement, un dispositif compact pour s'interfacer avec l'architecture électronique des ordinateurs traditionnels a fait défaut. L'incompatibilité de l'informatique électrique et basée sur la lumière découle fondamentalement des différents volumes d'interaction dans lesquels les électrons et les photons fonctionnent. Les puces électriques doivent être petites pour fonctionner efficacement, alors que les puces optiques doivent être grandes, car la longueur d'onde de la lumière est plus grande que celle des électrons.

Pour surmonter ce problème difficile, les scientifiques ont trouvé une solution pour confiner la lumière dans des dimensions nanoscopiques, comme détaillé dans leur article Dispositifs à changement de phase améliorés par nanogap plasmonique avec double fonctionnalité électrique-optique publié dans Avancées scientifiques , 29 novembre 2019. Ils ont créé un design qui leur a permis de compresser la lumière dans un volume nanométrique à travers ce que l'on appelle le polariton de plasmon de surface. La réduction spectaculaire de la taille associée à la densité d'énergie considérablement accrue est ce qui leur a permis de combler l'incompatibilité apparente des photons et des électrons pour le stockage et le calcul des données. Plus précisement, il a été montré qu'en envoyant des signaux électriques ou optiques, l'état d'un matériau photo- et électro-sensible a été transformé entre deux états différents d'ordre moléculaire. Plus loin, l'état de ce matériau à transformation de phase a été lu par la lumière ou l'électronique, faisant ainsi du dispositif la première cellule de mémoire électro-optique à l'échelle nanométrique avec des caractéristiques non volatiles.

« C'est une voie très prometteuse dans le calcul et en particulier dans les domaines où une efficacité de traitement élevée est nécessaire, " déclare Nikolaos Farmakidis, étudiant diplômé et co-premier auteur.

Le co-auteur Nathan Youngblood poursuit : « Cela inclut naturellement les applications d'intelligence artificielle où, à de nombreuses occasions, les besoins en hautes performances, l'informatique basse consommation dépasse de loin nos capacités actuelles. On pense que l'interfaçage de l'informatique photonique basée sur la lumière avec son homologue électrique est la clé du prochain chapitre des technologies CMOS. »