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On ne sait pas très bien combien de temps encore va durer la loi de Moore. Certains semblent penser qu'elle est déjà morte. En effet, selon eux, la progression dans la miniaturisation des ordinateursordinateurs est sur le point de fortement ralentir parce que les limites imposées par la physique sont presque atteintes.
Cela pourrait n'être que temporaire car le graphène ou encore l'informatique quantique pourraient changer la donne. En tout état de cause, l'Homme s'est aussi donné comme but de réduire la consommation d'énergie nécessaire pour effectuer des calculs. L'évolution semble avoir doté le cerveaucerveau humain de remarquables capacités à cet égard. Grâce notamment au Human Brain Project, qui a pour but de trouver des traitements contre les maladies du cerveau en reconstruisant sur ordinateur un cerveau humain, cela pourrait déboucher sur une nouvelle électronique.
D'autres explorent les voies de recherche ouvertes par la nanotechnologie. C'est le cas d'un groupe de chercheurs de l'université de Berkeley, en Californie, qui viennent de publier leurs travaux dans Science (l'article est disponible sur arXiv). Ils ont montré, d'abord théoriquement en 2011 puis en pratique tout récemment, qu'il était possible d'atteindre la fameuse limite de Landauer à température ambiante en utilisant des techniques de nanomagnétisme. Cela revient à manipuler des bits d'information avec des portesportes logiques non pas avec des courants d'électrons mais en manipulant des nanoaimants dont on fait basculer l'aimantation à volonté. Permuter les pôles magnétiques revient en effet à disposer d'un système physique à deux états. C'est d'ailleurs aussi ce qui permet d'avoir des mémoires magnétiques.
Le physicien Rolf Landauer (1927–1999) est célèbre pour avoir dit : « L'information est physique ». © AIP Emilio Segrè Visual Archives
100 bits manipulés avec l'énergie d'un seul atome
Rappelons que la limite due au physicienphysicien Rolf Landauer concerne la quantité d'énergie minimale nécessaire à une température donnée pour manipuler un bit d'information, par exemple pour l'écrire ou l'effacer sur un support. Elle est reliée aux principes de la thermodynamiquethermodynamique. En effet, tous les calculs s'effectuent sur des systèmes physiques gouvernés par ces lois et l'on sait, depuis les travaux de Leó Szilárd, Léon Brillouin et Claude Shannon, qu'il existe des liens étroits entre la théorie de l'information et la thermodynamique.
Les chercheurs états-uniens ont utilisé un faisceau laserlaser pour mesurer le changement d'aimantation d'un matériaumatériau plongé dans un champ magnétiquechamp magnétique. Ils ont ainsi pu vérifier qu'ils n'avaient besoin que d'environ un centième de l'énergie échangée par un atomeatome qui émet de la lumièrelumière pour faire basculer magnétiquement un nanoaimant à température ambiante. Cela représente environ 15 milliélectronvolts ou environ 10-21 joulesjoules, ce qui est précisément la valeur donnée par la formule associée à la limite de Landauer.
C'est donc une preuve de principe que des ordinateurs magnétiques capables de fonctionner à température ambiante au moins pas très loin de la limite de Landauer peuvent sérieusement être envisagés. Il y aurait encore beaucoup de travail à faire pour vérifier que ces ordinateurs peuvent effectivement être construits et pour savoir comment s'y prendre. Toutefois, en théorie, on pourrait donc bien disposer, dans un avenir pas trop lointain, d'ordinateurs fonctionnant à la limite de Landauer à température ambiante, c'est-à-dire qui soient un million de fois moins gourmands en énergie.
Ce serait bien évidemment une révolution bienvenue au moment où une crise de l'énergie se profile et où l'on veut continuer à faire grimper la complexité de l'infosphère et à faire s'effondrer les mursmurs entre les Hommes au moyen d'InternetInternet et des réseaux sociaux, qui sont de gros consommateurs d'énergie.
