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Des ordinateurs mécaniques bientôt dans nos téléphones portables ?

ActualitéClassé sous :physique , nanoscience , nanotechnologie

C'est une idée vieille de plus de cinquante ans qui vient d'être tirée de l'oubli par le progrès des nanosciences. Le paramétron est un oscillateur électromécanique capable de stocker des bits d'information. Miniaturisé, il pourrait un jour convenir aux téléphones portables voire aux satellites.

L'amplification paramétrique et des oscillateurs électromécaniques permettent de stocker des bits d'informations. Crédit : Nature

L'amplification paramétrique est une expression compliquée qui cache un phénomène simple : l'amplification des amplitudes d'un oscillateur par la modification d'un paramètre. Il s'agit au sens propre du terme d'un jeu d'enfant car c'est le principe même de la balançoire, comme on peut le voir sur la figure en fin d'article. En modifiant la position de ses jambes au cours d'un balancement, un enfant change son moment d'inertie et fait varier l'amplitude de son balancement. Le mouvement pendulaire ainsi contrôlé est un exemple d'oscillateur à amplification paramétrique.

Il y a 50 ans, un étudiant japonais a eu l'idée d'utiliser un oscillateur de ce type, mais électrique, pour attribuer l'état 1 à un mouvement d'oscillation déphasé de pi par rapport à un autre mouvement de référence auquel on attribue la valeur 0. Une série d'oscillateurs de ce genre permettait de stocker facilement des nombres en binaire et d'opérer des calculs. Ce système ingénieux ne fit cependant pas le poids devant les transistors qui venaient juste d'être inventés. Ces derniers étaient non seulement plus petits mais surtout fonctionnaient plus rapidement tout en consommant moins d'énergie. La technologie du paramétron fut donc rapidement oubliée.

La résurrection

Pas tout à fait cependant... Aujourd'hui, comme ils l'expliquent dans Nature, Imran Mahboob et Hiroshi Yamaguchi, de la NTT Corporation, ont mis à profit les progrès des nanotechnologies pour réaliser une version miniaturisée du paramétron avec un oscillateur électromécanique.

Le dispositif ne peut toujours pas rivaliser avec la vitesse de calcul des transistors mais des nano-ordinateurs mécaniques ne nécessitant pas une grande rapidité, pouvant équiper des téléphones portables ou des voitures par exemple, pourraient être plus avantageux que leurs cousins électroniques. En particulier, ils seraient moins gourmands en énergie et plus résistants à des perturbations électromagnétiques.

A proprement parler, il ne s'agit pas encore d'un dispositif nanométrique puisque l'oscillateur est une sorte de barre en arséniure de gallium, longue de 260 micromètres et large de 84. Sous l'action d'un courant électrique, la barre oscille un peu comme le ferait une corde, avec certains modes d'oscillations (voir sur le troisième schéma de la figure). Il existe alors deux modes, déphasés de pi, représentant les états 0 et 1.

Par rapport aux transistors, ce dispositif original résiste mieux, on l'a vu, aux perturbations électromagnétiques, mais aussi aux variations de température, telles qu'on en rencontre dans l'espace. Peut-être de quoi faire du paramétron un futur composant pour les satellites...

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