Les ordinateurs qui utilisent des photons plutôt que des électrons pour manipuler des données promettent une plus grande vitesse et une efficacité énergétique, et la technologie se développe rapidement
Pace, une puce informatique basée sur la lumière faite par Lightellligence
Les ordinateurs qui utilisent la lumière plutôt que l'électricité pour représenter et manipuler les données pourraient réduire les demandes d'énergie des centres de données et accélérer simultanément les calculs. Deux études publiées aujourd'hui décrivent les percées dans la gestion des problèmes du monde réel sur les ordinateurs basés sur la lumière, ce qui rend la technologie au bord de l'application commerciale, selon les chercheurs.
Les ordinateurs électroniques, comme ceux que nous utilisons tous aujourd'hui, ont historiquement suivi la loi de Moore: la puissance des machines a doublé tous les deux ans. Mais ces dernières années, les progrès ont ralenti alors que la miniaturisation des transistors a atteint des limites physiques fondamentales.
Les chercheurs travaillent sur de nombreuses solutions potentielles, notamment l'informatique quantique et l'informatique photonique. Mais alors que l'informatique quantique a encore du mal à atteindre une véritable utilité, l'informatique photonique a maintenant atteint un point où les conceptions de puces, telles que celles définies dans les deux nouvelles études, effectuent de véritables calculs. En plus de cela, les mêmes usines qui fabriquent des puces de silicium pour ordinateurs électroniques peuvent être utilisées pour fabriquer ces puces photoniques.
Les ordinateurs photoniques offrent d'énormes avantages potentiels par rapport aux ordinateurs électroniques. D'une part, parce que les photons se déplacent plus rapidement que les électrons dans un circuit, ils pourraient accélérer les calculs et réduire également les pauses entre chaque étape d'un calcul. Deuxièmement, parce que les photons se déplacent sans résistance et sont rarement absorbés par le matériau dont les puces sont faites, ils pourraient faire le même travail en utilisant moins d'énergie que les ordinateurs électriques, qui nécessitent un refroidissement à forte intensité d'énergie.
Lightellligence, une entreprise basée à Singapour, montre dans son étude que son appareil, appelé moteur de calcul arithmétique photonique (PACE) qui combine une puce photonique et une puce microélectronique, peut exécuter avec succès des problèmes ISING, qui ont des applications directes à l'industrie de la logistique et à de nombreux autres domaines.
Pendant ce temps, la start-up américaine Lightmatter prétend que sa propre puce, Envise, peut exécuter le modèle AI Bert pour créer du texte dans le style de Shakespeare, avec un taux de précision similaire à celui des processeurs électroniques conventionnels. Nouveau scientifique n'a pas pu atteindre Lightmatter pour commenter.
Bo Peng à Lightellligence dit que le domaine est de plus en plus occupé avec les start-ups et que la technologie est en train de devenir rapidement en train de maturité. «Nous sommes plus ou moins en pré-production», explique Peng. «C'est plus comme un vrai produit, pas seulement une démonstration de laboratoire.»
Tout comme le monde des ordinateurs quantiques essaie de démontrer l'avantage quantique – le point où une machine quantique peut offrir quelque chose d'utile qu'un ordinateur classique ne peut pas – Peng dit qu'il se concentre sur la démonstration de l'avantage photonique. Bien qu'il ne soit pas tiré sur le moment où cela se produira, il dit que la technologie est sur le point d'être prête pour des applications commerciales – probablement en tant que puce photonique qui fonctionne aux côtés des puces électriques, plutôt que de les remplacer entièrement, pour gérer des tâches spécifiques où elle peut donner un coup de pouce.
Il est révélateur, le matériel sur lequel Lightellligence fondée sur ses recherches est fait dans un format PCI Express. Il s'agit du format complémentaire de carte mère standard pour les ordinateurs de bureau qui permet d'ajouter des cartes graphiques ou d'autres appareils. L'appareil de l'entreprise peut déjà être ajouté à n'importe quel bureau commercial – bien qu'il aurait besoin du bon logiciel pour communiquer avec lui.
Robert Hadfield à l'Université de Glasgow, au Royaume-Uni, affirme que les deux études montrent que «c'est un domaine qui arrive à ébullition». «C'est proche d'un point où l'industrie peut considérer les processeurs photoniques comme une alternative viable», dit-il. «C'est vraiment intéressant de voir à quel point cette architecture a mûri.
Stephen Sweeney, également à l'Université de Glasgow, dit que nous avons déjà vu la transmission des données optiques déployée dans le monde entier avec une fibre optique, et que l'informatique photonique est désormais également proche. «La photonique vous permet de faire des choses avec une vitesse plus élevée et une perte plus faible que vous pouvez faire avec l'électronique», explique Sweeney. « Et si vous devez être en mesure de faire de grandes quantités de calcul, vous devez commencer à regarder cela. »
