Ce dispositif, à base de silicium et de titanate de baryum, anticipe les besoins du marché pour les trois ou quatre prochaines années et ouvre la voie à une informatique optique plus rapide et plus efficace.
« La puce intègre un accordeur haute vitesse qui peut également être non volatil, ce qui signifie qu'il ne nécessite pas d'alimentation électrique constante. Cela permet de réduire la consommation d'énergie de manière exponentielle par rapport aux circuits actuels », souligne José Capmany, directeur du PRL-UPV et chercheur principal du projet, dont les résultats ont été publiés dans la revue Nature Photonics.
De plus, il atteint des temps de commutation de l'ordre de 80 nanosecondes, nettement plus rapides que les systèmes thermo-optiques traditionnels. « Ainsi, sa vitesse de commutation est plus de deux ordres de grandeur supérieure à celle des technologies actuelles, ce qui permet son utilisation dans des applications exigeant des vitesses de commutation très élevées, comme la mise en place de chemins d'interconnexion alternatifs dans les centres de données en cas de panne », ajoute Cristina Catalá, première auteure de l'article et actuellement chercheuse postdoctorale à l'Université de Twente
Parmi les principales applications de cette nouvelle puce figurent les communications 6G, les centres de données, l'intelligence artificielle, l'Internet des objets, les capteurs, la médecine de pointe, l'informatique photonique et les technologies quantiques. Dans tous ces domaines, selon le département de prévention des risques professionnels de l'UPV, le besoin de traiter davantage d'informations avec une consommation d'énergie moindre ne cesse de croître.
Il fonctionne comme un microprocesseur optique
Ce dispositif fonctionne comme une sorte de « microprocesseur optique » : il peut être reconfiguré pour effectuer différentes tâches, mais au lieu de traiter des signaux électriques, il utilise des signaux optiques. Son développement repose sur l’utilisation d’une plateforme hybride de silicium et de titanate de baryum, un matériau ferroélectrique capable de conserver son état programmé.
« Contrairement aux systèmes photoniques classiques, qui nécessitent une alimentation continue pour maintenir leur configuration, cette puce peut “mémoriser” le circuit programmé sans alimentation constante », explique Daniel Pérez, directeur technique d’iPronics, une entreprise issue de l’UPV qui a également participé à l’étude. Cette caractéristique lui permet de surmonter l’un des principaux obstacles de la photonique intégrée programmable : la consommation d’énergie et la chaleur générée lors de la miniaturisation des circuits.
« Dans les technologies actuelles, basées sur les effets thermo-optiques, chaque élément programmable requiert une énergie constante, ce qui complique la conception de puces comportant des milliers de composants. Le nouveau dispositif réduit cette consommation d'énergie statique à un niveau quasi nul. Comparé aux puces électroniques classiques, notre système permet de manipuler l'information par la lumière, réduisant ainsi les pertes et ouvrant de nouvelles perspectives pour les architectures informatiques futures », conclut José Rausell, membre de l'équipe PRL.
Outre l'équipe du PRL, des chercheurs d'iPronics Programmable Photonics SL (issue des laboratoires iTEAM-UPV), de la société suisse Lumiphase AG et de la société française CEA Leti (l'un des principaux fabricants de puces photoniques en silicium en Europe), ainsi que de l'Université de l'Attique occidentale, en Grèce, ont également participé à son développement.
Le développement de cette nouvelle puce est l'un des résultats de NEoteRIC, le premier projet européen à appliquer la photonique programmable (qui fonctionne avec des ondes lumineuses) aux applications biomédicales, une « technologie de rupture qui promet de révolutionner de nombreux domaines, dont le diagnostic médical ». Il fait également partie des projets ERC Advanced Grant ANBIT et ERC Starting Grant LS-PHOTONICS, qui portent respectivement sur l'application de la photonique programmable à l'informatique et sur la mise à l'échelle des circuits photoniques programmables.
À propos du laboratoire de recherche en photonique Le
laboratoire de recherche en photonique (PRL) est un groupe de l'Université polytechnique de Valence (UPV) qui promeut des projets scientifiques à fort impact, appliquant la photonique et l'optique à des secteurs stratégiques tels que les télécommunications, la mobilité, la biomédecine ou l'industrie.
Composé de plus de 50 chercheurs, le PRL est un groupe multidisciplinaire engagé dans une science qui transcende le laboratoire, générant des solutions qui améliorent les processus, stimulent la compétitivité et profitent directement à la société.
