Un nouveau pas franchi vers l’ordinateur quantique

On le sait, la course à la miniaturisation des processeurs ne durera pas éternellement. Si on arrive aujourd’hui à graver des puces à 0,18 micron (180 nanomètres ou un nanomètre est égal à un milliardième de mètre), la limite devrait être atteinte en 2012. Selon Intel, en effet, les technologies employées permettront de graver des puces à 80 nanomètres. Et, à cette finesse, la matière devient instable.

D’où l’idée d’essayer de maîtriser l’atome, le plus petit élément de la matière. A ce petit jeu là, les laboratoires de recherche d’IBM avait déjà largement montré leur dextérité il y a dix ans déjà, en écrivant les trois lettres du logo IBM à l’aide de 35 atomes de xénon. Pour ce faire, les chercheurs avaient utilisé un microscope à effet tunnel, autre invention d’IBM. Pour résumer son principe de fonctionnement, ce microscope un peu spécial utilise une pointe métallique très fine qui permet de visualiser, et même de déplacer, les atomes un par un. Un peu comme quand on pique des olives…

C’est à l’aide de ce même microscope que les chercheurs du laboratoire d’Almaden, en Californie, viennent de découvrir et démontrer l’effet quantique mirage. Mirage car leur expérience a montré que, dans certaines conditions, le déplacement d’un atome créait, à un autre endroit, la signature électromagnétique d’un autre atome, alors que ce deuxième atome n’existe pas. Leur expérience a consisté à disposer en ellipse plusieurs atomes de cobalt sur une plaque de cuivre. Au sein de cette ellipse, est déposé un autre atome de cobalt. Et selon l’endroit où on le place, on détecte ou non la présence d’un vrai faux atome de cobalt à l’intérieur de l’ellipse. Autrement dit, le placement de l’atome permet de définir deux états bien distincts : allumé ou éteint, 0 ou 1… bref la mécanique de base des processeurs…

Le plus étonnant, c’est que l’expérience à reproduit à l’échelle du nanomètre un effet déjà connu en grandeur « réelle », concernant notamment le déplacement d’une onde sonore. C’est la théorie des whisper spots (littéralement points de chuchotement). En effet, si l’on murmure quelque chose à un certain endroit d’une pièce de forme elliptique, il sera parfaitement audible à un autre point de la pièce, et seulement à celui là.

Outre la taille très réduite de ce nano-circuit atomique (l’ellipse ne mesure pas plus de 20 nanomètres de long), cette découverte démontre la possibilité de transporter des informations sans fils. On pourrait donc se passer des transistors qui forment le coeur de nos processeurs (qu’ils soient en aluminium ou en cuivre). Les applications sont nombreuses. L’intérêt principal tient au fait que ces transistors consomment beaucoup d’énergie, dont une grande partie se transforme en chaleur du fait des déplacement d’électrons au sein de la structure. S’il n’y a plus de matière, il n’y a pratiquement plus de dégagement de chaleur et une très grande économie d’énergie.

Même si les perspectives sont énormes, il ne faut pas s’attendre à une production de masse avant plusieurs années. Les chercheurs du labo d’Almaden sont d’ailleurs très prudents sur le sujet. « Partir de nos résultats pour arriver à un produit fiable qui peut être fabriqué en série et mis sur le marché passe encore par de si nombreuses étapes qu’il serait incongru d’estimer quand ou même si cette technologie arrivera un jour sur le marché » a notamment déclaré Don Eigler, un des trois chercheurs d’IBM ayant signé la découverte. « La fabrication de l’ellipse à l’aide du microscope à effet tunnel est pour le moment un processus extrêmement lent », précise un de ses compagnons. Voilà qui refroidit quelque peu l’enthousiasme. La nano technologie optique apparaîtra certainement plus rapidement sur le marché. En effet, la société Nanovation avait montré, il y a quelques mois, une technologie de processeur fonctionnant à la lumière (voir édition du 22 octobre 1999) très prometteuse. Lumière ou atome, qui gagnera la course à la miniaturisation ?

Pour en savoir plus : Les photos de l’expérience