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Les scientifiques construisent le premier ordinateur à nanotubes de carbone et changent le monde informatique pour toujours

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Max Shulaker, scientifique de Stanford, sait qu’en matière de nanotubes de carbone (NTC), les attentes sont élevées. C’est pourquoi, lorsque lui et son équipe ont fabriqué le premier ordinateur entièrement à partir de nanotubes de carbone, il s’est assuré d’anticiper les points de scepticisme les plus évidents. Il a souligné que leur processus de fabrication de ses transistors CNT a une longueur d’avance sur ce qui a précédé, affirmant avec audace que l’approche de l’équipe « peut réellement commencer à concurrencer le silicium ». De grands mots, mais s’il a raison, son processeur à nanotubes primitif pourrait être la première lueur de base d’une toute nouvelle ère informatique.

La dispositif rappelle les débuts de l’ingénierie informatique, quand une preuve de concept pouvait briser les paradigmes tout en restant plus lente qu’un humain avec un boulier. L’ordinateur à 178 transistors n’est pas tout à fait ce lent, mais sa principale vertu est toujours qu’il existe. Un système d’exploitation fait maison permet trois tâches : cet ordinateur peut compter, il peut trier des nombres et, grâce au système d’exploitation multitâche, il peut faire les deux en même temps. Cela peut ne pas sembler beaucoup, mais il y a à peine un an, cela aurait semblé totalement hors de propos.

Dans un sens fondamental, les NTC ne sont que des rubis de graphène.

Dans un sens fondamental, les NTC ne sont que des rubis de graphène.

En effet, malgré toutes les propriétés incroyables des NTC, ils restent pratiquement impossibles à travailler. À de si petites échelles et avec la nécessité de maintenir une structure physique presque parfaite, même le moindre problème de production peut rendre l’ensemble totalement inutile. Comme le soulignent les chercheurs, fabriquer correctement 98 % de nanotubes n’est pas assez bon lorsque vous fabriquez des puces avec des milliards de transistors.

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Au premier rang des problèmes se trouve la tendance des CNT à s’organiser de manière plutôt chaotique lorsqu’ils s’auto-assemblent. Les nanotubes sont une forme cristalline de carbone, l’une des rares formes de ce type qui existent, et ils se développent selon un motif entrecroisé qui forme des connexions imprévisibles. Cela semblerait demander une percée dans la fabrication, mais ces chercheurs de Stanford ont choisi d’accepter et de travailler avec cette propriété du matériau. Un algorithme encore non spécifié peut apparemment contourner ce problème en concevant des puces pour fonctionner avec tout alignement possible de CNT.

L’autre problème majeur avec les nanotubes est qu’ils se développent de manière aléatoire en versions métalliques mal formées environ un tiers du temps. Encore une fois, les chercheurs ont trouvé une solution de contournement plutôt qu’une solution, en choisissant simplement d’enlever toutes les pommes pourries avec un fort courant électrique. Combiné à leur conception de puce résiliente, cela se traduit par un processus de fabrication qu’ils appellent « immunisé contre les imperfections ».

Les transistors CNT simples ont déjà été cadencés à plusieurs fois la vitesse des transistors au silicium tout en ne consommant qu’une fraction de la puissance, mais c’est la première fois que les pièces individuelles d’un hypothétique ordinateur CNT se réunissent pour créer un ensemble entièrement fonctionnel. Ils ont également exécuté 20 instructions différentes de la publicité MIPS ensemble d’instructions, prouvant la généralité de leur création.

Leur processus de fabrication prend quelques étapes concertées.

Leur processus de fabrication prend quelques étapes concertées.

Ce n’est pas exactement une centrale de jeu quadricœur, mais c’est de loin l’électronique la plus sophistiquée fabriquée avec des CNT à ce jour. Cependant, des méthodes alternatives apparaissent déjà pour remplacer le silicium par du carbone, comme celle-ci découverte récente que l’ADN peut jeter les bases des transistors au graphène, un proche cousin du Nanotube de carbone.

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Les ordinateurs carbone arrivent, et pas lentement non plus. Leur capacité brute à s’allumer et à s’éteindre les rend attrayants pour les démons de la vitesse, tandis que leur petite taille et leur efficacité avec la puissance sont des rêves devenus réalité pour les concepteurs et les ingénieurs. Il est certainement possible que les nanotubes de carbone puissent nous donner un processeur iPhone cadencé à des centaines de gigahertz, mais ils pourraient tout aussi vraisemblablement conduire à une puce plus faible suffisamment petite pour tenir dans une lentille de contact.

Les CNT ont le potentiel de changer non seulement la vitesse des processeurs, mais aussi ce qu’ils peuvent faire fondamentalement. À l’heure actuelle, la recherche se concentre sur les processus industriels, mais bientôt, elle se concentrera sur la mise en œuvre qui changera le monde.

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Document de recherche: doi:10.1038/nature12502 – « Ordinateur à nanotubes de carbone »

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