Comment les matériaux 2D pourraient conduire à des ordinateurs plus rapides

Selon les experts, les progrès récents en physique pourraient signifier des ordinateurs beaucoup plus rapides, conduisant à une révolution dans tous les domaines, de la découverte de médicaments à la compréhension des effets du changement climatique.

Les scientifiques ont détecté et cartographié les spins électroniques d'un nouveau type de transistor. Cette recherche pourrait conduire à des ordinateurs plus rapides qui tirent parti du magnétisme naturel des électrons plutôt que de leur seule charge. Cette découverte pourrait faire partie d’une révolution à venir dans le domaine qui inclut les ordinateurs quantiques.

"Les ordinateurs quantiques traitent les informations d'une manière fondamentalement différente des ordinateurs classiques, ce qui leur permet pour résoudre des problèmes pratiquement insolubles avec les ordinateurs classiques d'aujourd'hui », John Levy, co-fondateur et PDG de le société d'informatique quantique Seeqc, a déclaré dans une interview par courrier électronique.

"Par exemple, dans une expérience réalisée par Google et la NASA, les résultats d'une application quantique spécifique ont été générés en un petit nombre de minutes, comparé aux 10 000 années estimées, il faudrait au supercalculateur le plus puissant du monde monde."

Matériaux bidimensionnels

Dans le cadre d’une découverte récente, les scientifiques ont étudié un nouveau domaine appelé spintronique, qui utilise le spin des électrons pour effectuer des calculs. L'électronique actuelle utilise la charge électronique pour effectuer des calculs. Mais surveiller le spin des électrons s’est révélé difficile.

Une équipe dirigée par la Division de science des matériaux du Université de Tsukuba prétend avoir utilisé la résonance de spin électronique (ESR) pour surveiller le nombre et l'emplacement des spins non appariés se déplaçant dans un transistor au bisulfure de molybdène. L'ESR utilise le même principe physique que les appareils IRM qui créent des images médicales.

Pour mesurer le transistor, l’appareil devait être refroidi à seulement 4 degrés au-dessus du zéro absolu. "Les signaux ESR ont été mesurés simultanément avec les courants de drain et de grille", a déclaré le professeur Kazuhiro Marumoto, co-auteur de l'étude, dans un communiqué. communiqué de presse.

Un composé appelé bisulfure de molybdène a été utilisé car ses atomes forment une structure bidimensionnelle (2D) presque plate. "Les calculs théoriques ont permis d'identifier les origines des spins", a déclaré le professeur Małgorzata Wierzbowska, un autre co-auteur, dans le communiqué de presse.

Avancées de l’informatique quantique

L’informatique quantique est un autre domaine de l’informatique qui progresse rapidement. Honeywell récemment annoncé qu'il avait établi un nouveau record de volume quantique, une mesure de la performance globale.

"Cette haute performance, combinée à une faible erreur de mesure à mi-circuit, offre des capacités uniques avec lesquelles les développeurs d'algorithmes quantiques peuvent innover", a déclaré la société dans le communiqué.

Alors que les ordinateurs classiques s'appuient sur des bits binaires (uns ou zéros), les ordinateurs quantiques traitent les informations via des qubits, qui, de la mécanique quantique, peut exister sous la forme d'un ou de zéro ou des deux à la fois - augmentant de façon exponentielle la puissance de traitement, Levy dit.

Les ordinateurs quantiques peuvent exécuter une série d'applications scientifiques et commerciales importantes que l'on croyait auparavant impossibles, a déclaré Levy. Les mesures de vitesse habituelles comme le mégahertz ne s’appliquent pas à l’informatique quantique.

L’aspect important des ordinateurs quantiques n’est pas la vitesse, comme nous l’imaginons avec les ordinateurs traditionnels. "En fait, ces appareils fonctionnent souvent à des vitesses beaucoup plus élevées que les ordinateurs quantiques", a déclaré Levy.

"Le fait est que les ordinateurs quantiques peuvent exécuter une série d'applications scientifiques et commerciales importantes que l'on croyait auparavant impossibles."

Si les ordinateurs quantiques deviennent un jour pratiques, les façons dont la technologie pourrait avoir un impact sur la vie des individus grâce à la recherche et à la découverte seront infinies, a déclaré Levy.

"Imaginez créer une application informatique quantique suffisante pour simuler la sécurité et l'efficacité des essais cliniques de médicaments, sans jamais les tester sur une personne réelle", a-t-il déclaré.

"Ou même une application informatique quantique capable de simuler des modèles d'écosystèmes entiers, nous aidant ainsi à mieux gérer et combattre les effets du changement climatique."

Les premiers ordinateurs quantiques existent déjà, mais les chercheurs ont du mal à leur trouver une utilisation pratique. Levy a déclaré que Seeqc prévoit de fournir d'ici trois ans « une architecture quantique construite autour de problèmes du monde réel et ayant la capacité d'évoluer pour répondre aux besoins des entreprises ».

Les ordinateurs quantiques ne seront pas disponibles pour l’utilisateur moyen avant des années, a déclaré Levy. "Mais les applications commerciales de cette technologie se font déjà sentir dans les industries à forte intensité de données telles que le développement pharmaceutique, l'optimisation logistique et le quantum chimie", a-t-il ajouté.