Les ordinateurs modernes sont vraiment incroyables et continuent de s'améliorer au fil des années. L'une des nombreuses raisons pour lesquelles cela s'est produit est due à une meilleure puissance de traitement. Tous les 18 mois environ, le nombre de transistors pouvant être placés sur les puces en silicium des circuits intégrés double.
Ceci est connu sous le nom de loi de Moore et était une tendance remarquée par le co-fondateur d'Intel, Gordon Moore, en 1965. C'est pour cette raison que la technologie a été stimulée à un rythme aussi rapide.
La loi de Moore est l'observation selon laquelle les puces informatiques deviennent plus rapides et plus économes en énergie, tout en devenant moins chères à produire. C'est l'une des principales lois de progression de l'ingénierie électronique et ce depuis des décennies.
Un jour, cependant, la loi de Moore touchera à sa fin. Alors que l'on nous parle de la fin imminente depuis plusieurs années, elle approche presque certainement de sa phase finale dans le climat technologique actuel.
Il est vrai que les processeurs deviennent constamment plus rapides, moins chers et qu'ils contiennent de plus en plus de transistors. Cependant, à chaque nouvelle itération d'une puce informatique, les gains de performances sont plus faibles qu'auparavant.
Alors que les nouvelles unités centrales de traitement (CPU) sont dotées d'une meilleure architecture et de meilleures spécifications techniques, les améliorations pour les activités informatiques quotidiennes diminuent et se produisent à un rythme plus lent.
Lorsque la loi de Moore "se terminera" enfin, les puces en silicium ne pourront pas accueillir de transistors supplémentaires. Cela signifie que pour faire progresser la technologie et apporter la prochaine génération d'innovations, il faudra remplacer l'informatique basée sur le silicium.
Le risque est que la loi de Moore arrive à sa disparition certaine sans qu'il y ait de remplacement. Si cela se produit, le progrès technologique tel que nous le connaissons pourrait être stoppé net.
Alors que le progrès technologique façonne notre monde, l'informatique basée sur le silicium approche rapidement de sa limite. La vie moderne dépend des puces semi-conductrices à base de silicium qui alimentent notre technologie --- des ordinateurs aux smartphones et même aux équipements médicaux --- et peuvent être activées et désactivées.
Il est important de savoir que les puces à base de silicium ne sont pas encore "mortes" en tant que telles. Au contraire, ils ont largement dépassé leur apogée en termes de performances. Cela ne signifie pas que nous ne devrions pas réfléchir à ce qui peut les remplacer.
Les ordinateurs et les futures technologies devront être plus agiles et extrêmement puissants. Pour ce faire, nous aurons besoin de quelque chose de bien supérieur aux puces informatiques actuelles à base de silicium. Voici trois remplaçants potentiels :
Google, IBM, Intel et toute une série de petites start-up sont dans une course pour livrer les tout premiers ordinateurs quantiques. Ces ordinateurs, avec la puissance de la physique quantique, fourniront une puissance de traitement inimaginable fournie par les «qubits». Ces qubits sont bien plus puissants que les transistors au silicium.
Cependant, avant que le potentiel de l'informatique quantique ne puisse être libéré, les physiciens ont de nombreux obstacles à surmonter. L'un de ces obstacles consiste à démontrer que la machine quantique est suprême en étant meilleure pour accomplir une tâche spécifique qu'une puce informatique ordinaire.
Découvert en 2004, le graphène est un matériau véritablement révolutionnaire qui a valu à son équipe le prix Nobel.
Il est extrêmement solide, il peut conduire l'électricité et la chaleur, il a une épaisseur d'un atome avec une structure de réseau hexagonale et il est disponible en abondance. Cependant, il faudra peut-être des années avant que le graphène ne soit disponible pour la production commerciale.
L'un des plus gros problèmes auxquels est confronté le graphène est le fait qu'il ne peut pas être utilisé comme interrupteur. Contrairement aux semi-conducteurs en silicium qui peuvent être activés ou désactivés par un courant électrique --- cela génère du code binaire, les zéros et les uns qui font fonctionner les ordinateurs --- le graphène ne le peut pas.
Cela signifierait que les ordinateurs à base de graphène, par exemple, ne pourraient jamais être éteints.
Le graphène et les nanotubes de carbone sont encore très récents. Alors que les puces informatiques à base de silicium sont développées depuis des décennies, la découverte du graphène n'a que 14 ans. Si le graphène doit remplacer le silicium à l'avenir, il reste encore beaucoup à faire.
Malgré cela, c'est sans aucun doute, en théorie, le remplacement le plus idéal des puces à base de silicium. Pensez aux ordinateurs portables pliables, aux transistors ultra-rapides, aux téléphones incassables. Tout cela et plus encore est théoriquement possible avec le graphène.
Le graphène et l'informatique quantique semblent prometteurs, mais les nanoaimants aussi. Les nanoaimants utilisent une logique nanomagnétique pour transmettre et calculer des données. Pour ce faire, ils utilisent des états d'aimantation bistables qui sont apposés par lithographie sur l'architecture cellulaire d'un circuit.
La logique nanomagnétique fonctionne de la même manière que les transistors à base de silicium mais au lieu d'allumer et d'éteindre les transistors pour créer un code binaire, c'est la commutation des états de magnétisation qui fait cela. En utilisant les interactions dipôle-dipôle --- l'interaction entre les pôles nord et sud de chaque aimant --- cette information binaire peut être traitée.
Parce que la logique nanomagnétique ne repose pas sur un courant électrique, la consommation d'énergie est très faible. Cela en fait le remplacement idéal lorsque vous tenez compte des facteurs environnementaux.
L'informatique quantique, le graphène et la logique nanomagnétique sont tous des développements prometteurs, chacun avec ses propres avantages et inconvénients.
En termes de celui qui ouvre actuellement la voie, cependant, ce sont les nanomagnétiques . L'informatique quantique n'étant toujours qu'une théorie et des problèmes pratiques auxquels est confronté le graphène, l'informatique nanomagnétique semble être le successeur le plus prometteur des circuits à base de silicium.
Il y a encore un long chemin à parcourir, cependant. La loi de Moore et les puces informatiques à base de silicium sont toujours d'actualité et il faudra peut-être des décennies avant que nous ayons besoin d'un remplacement. D'ici là, qui sait ce qui sera disponible. Il se peut que la technologie qui remplacera les puces informatiques actuelles reste encore à découvrir.
