Des scientifiques découvrent de nouvelles propriétés du magnétisme qui pourraient changer nos ordinateurs


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  • Nos appareils électroniques ne peuvent plus rétrécir et sont au bord de la surchauffe. Mais dans une nouvelle découverte de l’Université de Copenhague, des chercheurs ont découvert une propriété fondamentale du magnétisme, qui pourrait devenir pertinente pour le développement d’une nouvelle génération d’ordinateurs plus puissants et moins chauds.

    La miniaturisation en cours des composants pour les ordinateurs qui ont des électrons comme véhicules pour le transfert d’informations est devenue un défi. Au lieu de cela, il pourrait être possible d’utiliser le magnétisme et ainsi de poursuivre le développement d’ordinateurs à la fois moins chers et plus puissants. C’est l’une des perspectives alors que des scientifiques de l’Institut Niels Bohr (NBI) de l’Université de Copenhague publient aujourd’hui une nouvelle découverte dans la revue Communication Nature.

    « La fonction d’un ordinateur consiste à envoyer du courant électrique à travers une micropuce. Bien que la quantité soit infime, le courant non seulement transportera des informations, mais contribuera également à chauffer la puce. Lorsque vous avez un grand nombre de composants étroitement emballés, la chaleur devient C’est l’une des raisons pour lesquelles nous avons atteint la limite de réduction des composants. Un ordinateur basé sur le magnétisme éviterait le problème de la surchauffe », explique le professeur Kim Lefmann, Physique de la matière condensée, NBI.

    « Notre découverte n’est pas une recette directe pour fabriquer un ordinateur basé sur le magnétisme. Nous avons plutôt révélé une propriété magnétique fondamentale que vous devez contrôler si vous souhaitez concevoir un tel ordinateur. »

    La mécanique quantique stoppe l’accélération

    Pour saisir la découverte, il faut savoir que les matériaux magnétiques ne sont pas nécessairement orientés uniformément. En d’autres termes, des zones avec des pôles magnétiques nord et sud peuvent exister côte à côte. Ces zones sont appelées domaines, et la frontière entre un domaine de pôle nord et sud est le mur de domaine. Bien que la paroi de domaine ne soit pas un objet physique, elle possède néanmoins plusieurs propriétés de type particule. C’est ainsi un exemple de ce que les physiciens appellent des quasi-particules, c’est-à-dire des phénomènes virtuels qui ressemblent à des particules.

    « Il est bien établi que l’on peut déplacer la position de la paroi du domaine en appliquant un champ magnétique. Initialement, la paroi réagira de manière similaire à un objet physique qui est soumis à la gravité et accélère jusqu’à ce qu’il heurte la surface en dessous. Cependant, d’autres lois s’appliquent au monde quantique », explique Kim Lefmann.

    « Au niveau quantique, les particules ne sont pas seulement des objets, elles sont aussi des ondes. Cela s’applique également à une quasi-particule telle qu’une paroi de domaine. Les propriétés des ondes impliquent que l’accélération est ralentie lorsque la paroi interagit avec les atomes de l’environnement. . Bientôt, l’accélération s’arrêtera totalement, et la position du mur commencera à osciller. »

    L’hypothèse de Swizz a inspiré

    Un phénomène similaire est observé pour les électrons. Ici, il est connu sous le nom d’oscillations de Bloch du nom du physicien américano-suisse et lauréat du prix Nobel Felix Bloch qui l’a découvert en 1929. En 1996, des physiciens théoriciens suisses ont suggéré qu’un parallèle aux oscillations de Bloch pourrait éventuellement exister dans le magnétisme. Aujourd’hui, un peu plus d’un quart de siècle plus tard, Kim Lefmann et ses collègues ont réussi à confirmer cette hypothèse. L’équipe de recherche a étudié le mouvement des parois de domaine dans le matériau magnétique CoCl2 ∙ 2D2O.

    « Nous savions depuis longtemps qu’il serait possible de vérifier l’hypothèse, mais nous avons également compris que cela nécessiterait l’accès à des sources de neutrons. De manière unique, les neutrons réagissent aux champs magnétiques même s’ils ne sont pas chargés électriquement. Cela les rend idéaux pour études magnétiques », raconte Kim Lefmann.

    Coup de pouce pour la recherche en magnétisme

    Les sources de neutrons sont des instruments scientifiques à grande échelle. Dans le monde, il n’existe qu’une vingtaine d’installations et la concurrence pour le temps de faisceau est féroce. Par conséquent, ce n’est que maintenant que l’équipe a réussi à obtenir suffisamment de données pour satisfaire les éditeurs de Nature Communications.

    « Nous avons eu du temps de faisceau au NIST aux États-Unis et à l’ILL en France respectivement. Heureusement, les conditions de la recherche magnétique s’amélioreront considérablement à mesure que l’ESS (Source européenne de spallation, ndlr) deviendra opérationnelle à Lund, en Suède. Non seulement nos chances car le temps de faisceau s’améliorera, puisque le Danemark est copropriétaire de l’installation. La qualité des résultats deviendra environ 100 fois meilleure, car l’ESS sera une source de neutrons extrêmement puissante », déclare Kim Lefmann.

    Pour clarifier, il souligne que même si la mécanique quantique est impliquée, un ordinateur basé sur le magnétisme ne serait pas un type d’ordinateur quantique :

    « Dans le futur, les ordinateurs quantiques devraient être capables de s’attaquer à des tâches extrêmement compliquées. Mais même dans ce cas, nous aurons toujours besoin d’ordinateurs conventionnels pour l’informatique plus ordinaire. C’est là que les ordinateurs basés sur le magnétisme pourraient devenir des alternatives pertinentes, meilleures que les ordinateurs actuels. . »

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