Un groupe de recherche dirigé par des chercheurs de l'Université d'État de Pennsylvanie a découvert que des améliorations innovantes apportées aux matériaux classiques peuvent considérablement faire progresser le calcul quantique et contribuer à une meilleure efficacité énergétique des centres de données modernes. Le co-auteur principal, Gopalan, a indiqué que le matériau nouvellement formé augmente de plus de dix fois la vitesse de conversion des électrons de signal en photons de signal dans des environnements à basse température, une propriété cruciale pour les technologies quantiques basées sur des circuits supraconducteurs.

Le fonctionnement à basse température est une condition essentielle pour les technologies quantiques supraconductrices, mais la transmission d'informations entre ordinateurs quantiques à longue distance nécessite des signaux lumineux. Les fibres optiques traditionnelles à température ambiante peuvent atteindre cet objectif, permettant la construction de véritables réseaux quantiques. Les convertisseurs électro-optiques efficaces offrent de vastes perspectives d'application dans les centres de données, en particulier pour des applications allant de l'intelligence artificielle aux services en ligne. Les centres de données consomment énormément d'énergie, les systèmes de refroidissement représentant une part importante de cette consommation, tandis que les liaisons par fibre optique transmettent l'information par photons, évitant la chaleur générée par la transmission électronique et améliorant significativement l'efficacité énergétique.

Le co-auteur principal, Aiden Roth, assistant de recherche diplômé à l'Université d'État de Pennsylvanie, a déclaré : « Pour les grands centres de données traitant et transmettant de grandes quantités de données, la technologie photonique intégrée devient de plus en plus attrayante, en particulier avec l'accélération de l'utilisation des outils d'intelligence artificielle. » L'équipe a utilisé une approche innovante pour fabriquer des films ultra-minces de titanate de baryum et forcer leurs atomes à adopter de nouvelles positions, formant une structure métastable. Cette structure non seulement évite la dégradation des performances électro-optiques à basse température, mais présente également une réactivité exceptionnelle.

Albert Suchawa, candidat au doctorat en science et ingénierie des matériaux, a expliqué que la métastabilité désigne une structure cristalline dans un état d'énergie non naturel, maintenue grâce à un traitement spécial du matériau, qui reste stable jusqu'à ce qu'elle soit perturbée. Cette découverte offre non seulement de nouvelles perspectives pour l'efficacité énergétique des centres de données, mais résout également le problème de la transmission d'informations à longue distance dans le calcul quantique. Actuellement, les signaux micro-ondes s'atténuent rapidement sur de longues distances, tandis que les signaux lumineux sont mieux adaptés à la transmission longue distance.