Clé à emporter
- Les chercheurs affirment qu'une percée dans l'utilisation de la lumière pour envoyer des informations pourrait conduire à des gadgets à consommation d'énergie extrêmement faible.
- Les chercheurs ont utilisé un nouveau type de semi-conducteur pour créer des points quantiques disposés comme une boîte à œufs.
- La nouvelle recherche fait partie d'une foule de nouvelles technologies qui pourraient permettre des appareils à très faible consommation d'énergie.
Une récente percée dans l'envoi d'informations à l'aide de la lumière pourrait conduire à des gadgets à consommation d'énergie extrêmement faible.
Les chercheurs ont démontré comment ils pouvaient utiliser un effet quantique connu sous le nom de non-linéarité pour modifier et détecter les signaux lumineux faibles. Le développement pourrait éventuellement être utilisé dans les appareils électroniques personnels. Mais ne vous attendez pas à voir un gadget quantique dans Best Buy de si tôt.
« L'approche décrite dans cet article est pertinente et passionnante, mais elle semble loin d'être déployée », Scott Hanson, le fondateur et directeur de la technologie d'Ambiq, une entreprise spécialisée dans les appareils basse consommation, a déclaré dans une interview par e-mail.
"Les puces utilisées dans les derniers gadgets d'aujourd'hui sont basées sur à peu près les mêmes "commutateurs" à base de silicium qui existent depuis des décennies. Même des changements mineurs dans la façon dont ces puces sont fabriquées prennent de nombreuses années à se déployer."
Les effets quantiques mènent à la découverte
Les chercheurs ont utilisé un nouveau type de semi-conducteur pour créer des points quantiques disposés comme une boîte à œufs. L'équipe a produit ce paysage énergétique en carton d'œufs avec deux flocons de semi-conducteur, qui sont considérés comme des matériaux bidimensionnels car ils sont constitués d'une seule couche moléculaire, d'une épaisseur de quelques atomes seulement.
Les semi-conducteurs bidimensionnels ont des propriétés quantiques très différentes de celles des gros morceaux et pourraient être utilisés dans des dispositifs à faible consommation d'énergie.
Pour que cela soit durable, nous devons trouver un moyen de préserver la durée de vie de la batterie, ce qui signifie faire fonctionner l'électronique avec moins d'énergie.
"Les chercheurs se sont demandé si des effets non linéaires détectables pouvaient être maintenus à des niveaux de puissance extrêmement faibles, jusqu'aux photons individuels. Cela nous amènerait à la limite inférieure fondamentale de la consommation d'énergie dans le traitement de l'information", a déclaré Hui Deng, professeur de physique. et auteur principal de l'article dans Nature décrivant la recherche, a déclaré dans un communiqué de presse.
L'un des principaux défis que les chercheurs ont dû surmonter était de savoir comment contrôler les points quantiques. Pour contrôler les points en groupe avec de la lumière, l'équipe a construit un résonateur en fabriquant un miroir en bas, en posant le semi-conducteur dessus, puis en déposant un deuxième miroir sur le semi-conducteur.
"Vous devez contrôler très étroitement l'épaisseur pour que le semi-conducteur soit au maximum du champ optique", a déclaré Zhang Long, chercheur postdoctoral au laboratoire de Deng et premier auteur de l'article, dans le communiqué de presse..
Les nouveaux semi-conducteurs 2D pourraient amener les dispositifs quantiques à température ambiante plutôt que le froid extrême qui est actuellement requis.
"Nous arrivons à la fin de la loi de Moore", a déclaré Steve Forrest, professeur d'ingénierie et co-auteur de l'article, faisant référence à la tendance de la densité des transistors sur une puce à doubler tous les deux ans, dans le communiqué de presse.
"Les matériaux bidimensionnels ont de nombreuses propriétés électroniques et optiques intéressantes qui pourraient, en fait, nous mener au-delà du silicium."
Si les recherches de Deng portent leurs fruits, les appareils ultra-basse consommation (ULPD) pourraient être extrêmement bénéfiques pour les utilisateurs, a déclaré Charlie Goetz, PDG de Powercast, une société d'électricité sans fil, dans une interview par e-mail."Ils permettront de configurer et de déployer des réseaux IoT omniprésents. Ceux-ci, à leur tour, alimenteront l'IA, qui pourra ensuite convertir la quantité d'entrée en sortie de qualité", a-t-il ajouté.
"Les ULPD seront le facteur habilitant qui conduira à des villes intelligentes plus vertes, plus sûres et plus efficaces du futur."
Explorer de nombreuses voies vers une faible puissance
Les chercheurs explorent une foule d'autres technologies qui pourraient permettre des appareils à très faible consommation d'énergie.
"Il y a eu des progrès impressionnants dans l'espace System on a Chip (SoC) ces dernières années ", a déclaré Goetz. "Ces appareils de faible puissance peuvent fonctionner pendant des années sur une batterie et, plus important encore, peuvent être alimentés sans fil à distance en utilisant des fréquences radio ou, dans certains cas, des infrarouges."
La race humaine nage dans les batteries des smartphones aux alarmes incendie, a déclaré Hanson. "Cela devient rapidement ingérable à mesure que nos vêtements, nos maisons et les villes qui nous entourent deviennent tous" intelligents "et" connectés "", a-t-il ajouté.
"Pour que cela soit durable, nous devons trouver un moyen de préserver la durée de vie de la batterie, ce qui signifie faire fonctionner l'électronique avec moins d'énergie. Les technologies qui permettent d'atteindre cet objectif de "consommer moins d'énergie" sont essentielles."
