La recherche sur l’informatique en réseau basée sur l’intelligence artificielle (IA) a fait des progrès significatifs ces dernières années, mais elle a jusqu’à présent été freinée par les limites des portes logiques des puces informatiques conventionnelles. Grâce à une nouvelle recherche publiée dans The European Physical Journal D , une équipe dirigée par Aijin Zhu de l'Université de technologie électronique de Guilin, en Chine, a introduit une porte logique optique basée sur le graphène, qui répond à bon nombre de ces défis.

Cette conception pourrait conduire à une nouvelle génération de puces informatiques consommant moins d’énergie tout en atteignant des vitesses et des efficacités de calcul plus élevées. Cela pourrait, à son tour, ouvrir la voie à l'utilisation de l'IA dans les réseaux informatiques pour automatiser les tâches et améliorer la prise de décision, conduisant ainsi à des performances, une sécurité et des fonctionnalités améliorées.

Les micropuces dont les portes logiques des composants échangent des signaux en utilisant la lumière plutôt que le courant électrique présentent de nombreux avantages. Cependant, les conceptions actuelles sont souvent volumineuses, quelque peu instables et vulnérables à la perte d'informations.

Dans leur article, l'équipe de Zhu a présenté une alternative à base de graphène composée de nanorubans de graphène en forme de Y liés sur une couche d'isolation. Cette conception est idéale pour accueillir des ondes plasmoniques, des oscillations collectives d’électrons qui surviennent à l’interface entre le graphène et le milieu isolant. Ils peuvent être déclenchés par les ondes lumineuses des signaux optiques entrants et peuvent également générer eux-mêmes des signaux sortants une fois les informations traitées par la porte logique.

Étant donné que les longueurs d'onde des plasmons de surface sont plus courtes que celles des ondes lumineuses optiques, les chercheurs montrent que leur configuration peut devenir beaucoup plus compacte que les conceptions précédentes de portes logiques optiques. Leur appareil peut être allumé et éteint à l'aide d'une tension externe, qui manipule les niveaux d'énergie auxquels les électrons du graphène sont disponibles pour transporter le courant électrique.

Dans leurs expériences, l'équipe de Zhu a atteint un rapport incroyablement élevé entre le niveau de puissance des états « activé » et « désactivé » de leur porte, où elles transmettent et bloquent les données, respectivement. En plus de surpasser les précédentes portes logiques optiques, leur conception bénéficie également d'une petite taille, d'une faible perte d'informations et d'une grande stabilité.

Plus d'informations : Aijun Zhu et al, Un comparateur numérique optique ultra-compact et hautement stable basé sur des nanorubans de graphène en forme de Y, The European Physical Journal D (2023). DOI :10.1140/epjd/s10053-023-00748-9

Informations sur le journal : Journal physique européen D

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