Une équipe conjointe dirigée par le professeur Choi Yang-gyu et le professeur Kim Sang-hyun du département de génie électrique de l'Institut supérieur coréen des sciences et technologies (KAIST) a récemment publié ses résultats de recherche dans Science Advances, annonçant le développement réussi d'une machine d'Ising à oscillateur basée sur les procédés traditionnels de semi-conducteurs en silicium. Cet appareil permet la résolution rapide de problèmes d'optimisation combinatoire grâce à la synchronisation de multiples oscillateurs, applicable aux domaines de la planification d'itinéraires logistiques, de la construction de portefeuilles financiers et de la conception de circuits à semi-conducteurs, offrant ainsi une solution viable pour le déploiement direct de matériel d'optimisation dédié sur les lignes de fabrication existantes.

L'équipe de recherche s'est concentrée sur les oscillateurs à signaux électriques périodiques, en intégrant l'oscillateur et le coupleur via un seul transistor en silicium, réduisant ainsi considérablement l'écart de fréquence entre les composants et améliorant la connectivité. Lors des expériences, l'appareil a résolu avec succès le problème de la coupe maximale — un problème typique d'optimisation combinatoire consistant à diviser un réseau en deux groupes afin de maximiser le nombre de connexions. Le professeur Choi Yang-gyu a souligné : « Les méthodes traditionnelles reposent sur un contrôle précis de la différence de fréquence des oscillateurs, tandis que notre technologie, grâce aux procédés à base de silicium, réalise un couplage multi-niveaux, permettant une réflexion plus précise des poids du problème et une amélioration significative de l'efficacité de la recherche de solutions. »

L'avantage principal de ce matériel réside dans sa compatibilité avec les procédés CMOS, ne nécessitant ni matériaux spéciaux ni lignes de production non standard, et pouvant être produit en masse directement dans les usines de semi-conducteurs existantes. L'équipe de recherche souligne que cette caractéristique accélérera le transfert de la technologie du laboratoire vers les scénarios industriels, avec un potentiel significatif notamment dans les domaines nécessitant une optimisation combinatoire à grande échelle tels que l'automatisation de la conception de semi-conducteurs et l'optimisation des réseaux de communication. Le professeur Kim Sang-hyun a ajouté : « Alors que la miniaturisation des transistors approche des limites physiques, l'exploration de nouvelles fonctionnalités devient cruciale. Cette recherche valide un troisième paradigme fonctionnel du transistor en tant qu'oscillateur, offrant une nouvelle direction pour la conception future du matériel. »

D'un point de vue historique, la technologie des transistors a traversé deux grandes phases, celle de l'interrupteur et celle de l'amplificateur ; cette percée est définie comme la « troisième vague » — le transistor en tant qu'oscillateur. Ce changement de paradigme élargit non seulement les frontières des applications des semi-conducteurs, mais fournit également un support matériel pour les tâches d'optimisation à faible consommation d'énergie et à haute réactivité en temps réel dans le domaine des technologies de l'information et de la communication.

Détails de la publication : Auteurs : Seong-Yun Yun et al., Titre : « Machine d'Ising évolutive entièrement composée de transistors en silicium », Publié dans : Science Advances (2026), Informations sur la revue : Science Advances