Les technologies supraconductrices sont le cœur battant du Thomas Jefferson National Accelerator Facility du Département de l’énergie des États-Unis. Leur mission continue d’explorer les quarks et les gluons qui peuplent l’univers quantique.
Aujourd’hui, une équipe multidisciplinaire dirigée par ce laboratoire se penche sur l’utilisation de ces matériaux et structures supraconductrices dans l’électronique numérique supraconductrice (SCD), une technologie prometteuse pour l’intelligence artificielle et l’informatique quantique.
Le rôle des technologies supraconductrices
Les technologies supraconductrices, en particulier la technologie radiofréquence supraconductrice (SRF), sont utilisées pour accélérer les particules électroniques fondamentales dans l’installation d’accélérateur de faisceau d’électrons continus du laboratoire. Cela permet aux chercheurs du monde entier de mener des expériences de pointe pour étudier les blocs de construction fondamentaux de la matière.
Par l’investissement du Bureau de la physique nucléaire du DOE, les scientifiques et les ingénieurs du Jefferson Lab ont constamment amélioré la technologie SRF pour bénéficier aux accélérateurs de particules pour la physique nucléaire et d’autres programmes du Bureau des sciences du DOE. Cela inclut des matériaux et des structures supraconductrices innovants.
Vers une nouvelle ère de l’informatique
Le laboratoire, fort de près de quatre décennies d’expertise et de capacités en science et technologie SRF, dirige une équipe multidisciplinaire pour explorer des concepts d’utilisation de ces nouveaux matériaux et structures supraconductrices dans l’électronique numérique supraconductrice ultra-économe en énergie (SCD), destinée aux technologies émergentes d’intelligence artificielle et d’informatique quantique.
L’équipe comprend imec et le New York Center for Research, Economic Advancement, Technology, Engineering, and Science (NY CREATES) – deux centres de recherche et d’innovation de haute technologie – et l’Université Cornell. Sa force réside dans la combinaison de la conception (imec), du développement de matériaux fondamentaux (Jefferson Lab), de la caractérisation (Cornell) et du développement et de la mise en œuvre de processus (imec et NY CREATES).
En synthèse
Le projet, intitulé «Processus d’intégration supraconducteur avancé permettant un matériel durable pour l’IA et l’informatique quantique», est l’un des 11 projets multidisciplinaires sélectionnés par le DOE pour recevoir un total de 73 millions de dollars d’investissements pour accélérer le passage de nouvelles technologies de la découverte à la commercialisation.
L’objectif est de développer une nouvelle technologie de puce informatique utilisant des matériaux supraconducteurs pour une performance plus rapide et une efficacité améliorée.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que la technologie SRF ?
La technologie radiofréquence supraconductrice (SRF) est une technologie qui utilise des matériaux supraconducteurs pour accélérer les particules à des vitesses proches de celle de la lumière.
Qu’est-ce que l’électronique numérique supraconductrice (SCD) ?
L’électronique numérique supraconductrice (SCD) est une technologie qui utilise des matériaux supraconducteurs pour créer des circuits électroniques ultra-efficaces en énergie.
Quels sont les avantages de l’utilisation de matériaux supraconducteurs ?
Les matériaux supraconducteurs offrent une efficacité énergétique 100 fois supérieure, même après avoir pris en compte la surcharge d’un système cryogénique en boucle fermée pour le refroidissement. De plus, les puces de logique numérique supraconductrices peuvent également être placées près des puces d’informatique quantique, pour les contrôler et communiquer avec elles.
Quels sont les défis à relever pour l’adoption de l’électronique numérique ?
Un des principaux défis est le développement de matériaux supraconducteurs et de barrières améliorés qui fonctionneraient mieux et toléreraient des températures de traitement plus élevées, les rendant pleinement compatibles avec les processus de fabrication de la technologie électronique conventionnelle.
Quel est l’objectif final de ce projet ?
L’objectif final est de développer une technologie de puce informatique utilisant des matériaux supraconducteurs pour une performance plus rapide et une efficacité améliorée, ce qui permettrait un apprentissage énergétiquement efficace beaucoup plus rapide sur des données en temps réel, plus proche des taux d’apprentissage humains.
Références
U.S. Department of Energy’s Thomas Jefferson National Accelerator Facility. (2023). Advanced superconducting integration process enabling sustainable hardware for AI and quantum computing
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