En marchant sur la corde raide entre l’ordre et le chaos, les chercheurs pourraient un jour faire en sorte que les puces informatiques fonctionnent davantage comme le cerveau humain.
Les chercheurs ont créé des conditions au « bord du chaos », un point de transition entre l’ordre et le désordre qui permet une transmission rapide des informations, dans un appareil électronique.
Cela a permis aux scientifiques d’amplifier un signal transmis via un fil sans utiliser d’amplificateur séparé, évitant ainsi toute perte de signal due à la résistance électrique. Une telle ligne de transmission, qui imite le comportement de supraconducteurspourrait rendre les futures puces informatiques plus simples et plus efficaces, a rapporté l’équipe le 11 septembre dans le journal Nature.
Une puce informatique fonctionnant au bord du chaos semble pouvoir tomber en panne à tout moment. Mais beaucoup les chercheurs ont théorisé que le cerveau humain fonctionne selon un principe similaire.
Considérez un neurone ou cellule nerveuse. Chaque neurone possède un axone, un appendice en forme de câble qui transmet des signaux électriques aux neurones voisins. Ces signaux électriques aident votre cerveau à percevoir votre environnement et à contrôler votre corps.
Les axones mesurent entre 0,04 pouces (1 millimètre) et plus de 3 pieds (1 mètre) de longueur. La transmission d’un signal électrique sur un fil de même longueur entraîne une perte de signal, causée par la résistance du fil. Les concepteurs de puces informatiques contournent ce problème en insérant des amplificateurs entre des fils plus courts pour amplifier le signal.
Mais les axones n’ont pas besoin d’amplificateurs séparés : ils s’auto-amplifient et peuvent transmettre des signaux électriques sans trop de perte de signal. Certains chercheurs pensent qu’ils existent au bord du chaos, ce qui leur permet d’amplifier de petites fluctuations des signaux électriques sans laisser ces signaux devenir incontrôlables.
Dans la nouvelle étude, les scientifiques ont imité ce comportement auto-amplifié dans un système non biologique. Ils ont d’abord établi des conditions au bord du chaos sur un matériau appelé cobaltite de lanthane (LaCoO3). Quand ils ont appliqué le bon courant au LaCoO3de petites fluctuations de la tension résultante ont été amplifiées. L’équipe a ensuite testé les conditions sur un fil en contact avec une feuille de LaCoO3.
Ils ont placé deux fils de 0,04 pouce (1 mm) au-dessus du LaCoO3 et les a utilisés pour appliquer le même courant au LaCoO3. Ce courant a créé des conditions au bord du chaos. Ensuite, ils ont appliqué un signal de tension oscillant à une extrémité de l’un des fils et ont mesuré le signal de tension à l’autre extrémité du fil. Les chercheurs ont constaté une légère amplification de ces fluctuations de tension.
L’amplification d’un tel signal nécessite une énergie supplémentaire. Les scientifiques ont découvert que cette énergie provenait de la même source utilisée pour maintenir la limite du chaos : le courant appliqué. Dans la plupart des composants électroniques, une partie de l’énergie du courant appliqué se dissipe sous forme de chaleur. Mais au bord du chaos, une partie de l’énergie a amplifié le signal.
Opérer à la limite du chaos ressemble à la supraconductivité, dans le sens où les effets de la résistance sont négligeables. La nouvelle méthode pourrait permettre un comportement semblable à celui d’un supraconducteur à des températures et pressions normales, ont indiqué les auteurs, si la technologie est utilisée pour créer des puces à l’avenir.
« Une telle solution, qui évite potentiellement des milliers de répéteurs et de tampons, pourrait grandement atténuer
