Cette puce révolutionnaire utilise des ondes sonores au lieu des électrons

Des chercheurs de la prestigieuse Université d’Harvard viennent de dévoiler une puce informatique unique en son genre. Contrairement aux circuits traditionnels, où l’information voyage à la faveur du courant électrique, cet engin fonctionne sur des bases physiques très différentes ; l’information y est en effet transportée par des ondes sonores.

Le concept a de quoi surprendre, tant cette discipline semble aujourd’hui indissociable de ce fonctionnement basé sur le transfert de charge électrique. Pourtant, les bases conceptuelles de cette technologie telles que définies par son père fondateur Alan Turing sont complètement indépendantes de l’électricité.

Un ordinateur n’est pas forcément basé sur l’électricité

Plus que le mode de transfert, ce qui est important pour construire un ordinateur, c’est la logique. Pour mériter ce titre, la machine doit être capable de conserver des informations et de les traiter à travers des suites d’opérations sur la base d’instructions délivrées par l’utilisateur.

Tant que ces conditions sont remplies, la nature exacte du support et des vecteurs de l’information importe peu. Il est possible de traiter cette information en modifiant l’état d’un transistor avec une charge électrique, comme c’est le cas dans l’appareil sur lequel vous lisez cet article. Mais il pourrait tout aussi bien s’agir de vulgaires pièces de bois mises en mouvement par une manivelle !

En l’occurrence, il s’agit ici d’ondes sonores. Et si les chercheurs d’Harvard ont pris la peine d’explorer ce concept qui semble farfelu à première vue, ce n’est pas simplement pour le plaisir de produire un objet hors normes. Cette approche basée sur les ondes sonores présente certains avantages non négligeables.

Les ondes sonores, un vecteur d’information très prometteur

Le courant électrique est un formidable vecteur d’information. Mais il a aussi tendance à n’en faire qu’à sa tête. Il peut aisément emprunter un mauvais chemin si on lui en donne l’occasion, par exemple lors d’un court-circuit. Cela impose aux constructeurs de prendre tout un tas de précautions au moment de la conception de ces circuits pour éviter que le courant ne voyage de façon anarchique.

Les ondes sonores, en revanche, sont beaucoup plus « faciles à confiner dans des structures à l’échelle nanométrique », expliquent les chercheurs. De plus, elles ont aussi l’avantage d’interagir très peu entre elles, ce qui permet de limiter considérablement les signaux parasites. Des arguments qui offrent un certain potentiel à cette technologie en informatique traditionnelle, et surtout du côté des ordinateurs quantiques.

Malheureusement, les progrès de cette approche ont été stoppés dans leur élan à cause de certaines lacunes technologiques. Jusqu’à présent, personne n’avait réussi à produire un système capable d’exercer un contrôle suffisamment fin sur les ondes sonores. Ce manque de précision fermait la porte à la production d’un système informatique complet basé sur ce concept.

« À l’échelle d’une puce, les ondes sonores sont des porteurs d’information très prometteurs », explique Marko Loncar, auteur principal de l’étude. Par contre, il précise aussi que « leur développement a été miné par l’incapacité à contrôler les ondes acoustiques de façon extensible et sans perte ».

Un gros potentiel, notamment en informatique quantique

Pour cette raison, jusqu’à présent, les chercheurs n’avaient construit que des puces acoustiques passives qu’il était impossible de contrôler. Mais ces nouveaux travaux viennent apparemment de faire sauter ce verrou une fois pour toutes. « Nos travaux montrent que nous pouvons contrôler ces ondes sonores […], ce qui nous rapproche du premier circuit intégré acoustique », se félicite Loncar.

Pour y parvenir, ils ont imaginé un modulateur acoustique qui génère un champ électrique. Ce dernier permet de guider l’onde sonore en contrôlant précisément toutes ses propriétés, à savoir sa la phase, sa fréquence et son amplitude. Et cela permet donc de réaliser les opérations logiques qui sont à la base du fonctionnement des ordinateurs.

La preuve de concept est donc bien en place. Désormais, les chercheurs vont s’attaquer à l’étape suivante. Ils tâcheront de construire un système acoustique plus complexe, à grande échelle et capable de communiquer avec d’autres machines, notamment des ordinateurs quantiques.

Il sera donc intéressant de voir dans quelle mesure ces puces acoustiques, mais aussi les autres technologies exotiques basées sur des concepts comparables comme les puces photoniques, permettront d’accélérer le développement de l’informatique quantique.

Le texte de l’étude est disponible ici.

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