Des scientifiques de l’Université de l’Arizona dévoilent un transistor révolutionnaire à pétahertz

Point de vue de l’éditeur : L’Université de l’Arizona pourrait devenir le berceau du premier transistor fonctionnant à une vitesse de petahertz au monde. Si ce projet de recherche réussit, il pourrait signaler le début d’une nouvelle phase en informatique, où la vitesse de la lumière, plutôt que celle de l’électricité, aurait un rôle central dans l’innovation.

Une équipe de chercheurs a présenté une percée qui pourrait un jour propulser les ordinateurs à des vitesses des millions de fois plus rapides que les processeurs les plus avancés d’aujourd’hui.

Cette découverte, dirigée par des chercheurs de l’Université de l’Arizona en collaboration avec des partenaires internationaux, repose sur l’utilisation de pulsations de lumière ultrarapides pour contrôler le mouvement des électrons dans le graphène, un matériau d’une épaisseur d’un atome.

La recherche, récemment publiée dans Nature Communications, montre que les électrons peuvent contourner les barrières presque instantanément en tirant des impulsions laser d’une durée inférieure à une trillionième de seconde sur le graphène. Ce phénomène, connu sous le nom de tunnel quantique, intrigue les physiciens depuis longtemps, mais la capacité de l’équipe à l’observer et à le manipuler en temps réel marque une avancée significative.

Mohammed Hassan, professeur associé de physique et de sciences optiques à l’Université de l’Arizona, a expliqué que cette avancée pourrait permettre d’atteindre des vitesses de traitement dans la plage du petahertz, soit plus de mille fois plus rapide que les puces qui alimentent les ordinateurs d’aujourd’hui. Un tel bond en avant transformerait le paysage de l’informatique, permettant des progrès significatifs dans des domaines allant de l’intelligence artificielle et de la recherche spatiale à la chimie et aux soins de santé.

Hassan, qui a précédemment dirigé le développement du microscope électronique le plus rapide au monde, a collaboré avec des collègues de l’Université de l’Arizona, du Jet Propulsion Laboratory du California Institute of Technology et de l’Université Ludwig Maximilian de Munich. Leur objectif initial était d’étudier comment le graphène conduit l’électricité lorsqu’il est exposé à la lumière laser. En général, la structure symétrique du graphène entraîne une annulation des courants générés de chaque côté, ce qui ne donne pas de courant net.

Cependant, l’équipe a fait une découverte surprenante après avoir modifié les échantillons de graphène. Ils ont observé qu’un seul électron pouvait « tunneliser » à travers le matériau – et que cet événement fugace pouvait être capturé en temps réel. Ce résultat inattendu a suscité davantage d’investigations et a finalement conduit à la création de ce que Hassan appelle « le transistor quantique de petahertz le plus rapide du monde. »

Pour atteindre cet objectif, les scientifiques ont utilisé un phototransistor en graphène commercial, amélioré avec une couche de silicium spéciale. Ils l’ont exposé à un laser qui s’allumait et s’éteignait à une vitesse impressionnante de 638 attosecondes – chaque attoseconde représentant un quintillionième de seconde. Le résultat a été un transistor capable de fonctionner à des vitesses de petahertz, un exploit auparavant considéré comme inaccessible.

Contrairement à de nombreuses avancées scientifiques qui nécessitent des environnements de laboratoire hautement contrôlés, ce nouveau transistor fonctionne dans des conditions ambiantes courantes. Cela ouvre la voie à l’adoption de cette technologie à des fins commerciales et à son intégration dans les générations futures d’appareils électroniques.

Hassan et son équipe travaillent désormais avec Tech Launch Arizona pour breveter et commercialiser leur invention. Leur prochain objectif est de développer une version du transistor fonctionnant avec des lasers standards et commercialement disponibles, rendant la technologie plus accessible aux partenaires industriels.