IBM stocke des données dans des atomes

Imaginez-vous que vers 2020, vous pourrez enregistrer 30000 films ou la totalité des vidéos de YouTube, soit plus de 1000 trillons de bits de données, dans la mémoire d'un iPod ! C'est en tout cas le pari fou que vient de faire IBM en annonçant les résultats de ses premiers travaux sur le stockage d'information à l'échelle moléculaire et sur les propriétés magnétiques du fer et du manganèse.

Les propriétés magnétiques des atomes

Retour en arrière. "L'une des propriétés élémentaires d'un atome est de se comporter comme un petit aimant", explique Cyrus Hirjibehedin, du Centre de Recherche Almaden d'IBM installé en Californie. "Si vous arrivez à conserver l'orientation magnétique stable dans le temps, vous pouvez l'utiliser pour stocker de l'information. C'est ainsi que fonctionnent les disques durs. Nous essayons de voir comment cette propriété fondamentale fonctionne pour un atome".

En effet, Cyrus Hirjibehedin et son équipe ont pu changer l'anisotropie magnétique d'un atome de fer, c'est-à-dire l'alignement et la force de son aimantation.

Selon ces chercheurs, cette propriété permet d'utiliser l'état d'un atome pour représenter un 0 ou un 1, c'est-à-dire les deux états possible d'une information binaire.

Il est donc théoriquement possible de fabriquer des molécules jouant le rôle d'un transistor, c'est-à-dire capables de faire basculer un atome d'un état dans l'autre. Ces molécules pourraient un jour remplacer les chips de silicium utilisés dans les microprocesseurs.
"Nous avons quelques idées, mais nous ne savons pas lesquelles vont fonctionner", affirme Cyrus Hirjibehedin. "Sur le très long terme, nous visons le stockage de données à une échelle vraiment minuscule."

Le stockage de données dans des atomes

Au même moment, Peter Liljeroth et deux autres chercheurs du centre de R&D d'IBM à Zurich ont fait une autre découverte. Ils ont fabriqué une porte logique (un interrupteur) organique basée sur des atomes d'hydrogène et une molécule de naphtalocyanine. Soumise à une tension, cette porte logique qui peutr s'installer au coeur d'un processeur, canalise le flot d'électrons en les laissant passer ou en les bloquant.

En remplaçant les portes logiques conçues avec des matériaux semi-conducteurs par leurs équivalents moléculaires, les chercheurs sont parvenus à modifier la position des atomes d'hydrogène et de la molécule adjacente et son état électrique global de 1 à 0, la faisant en quelque sorte passer de la position "On" sur "Off".
En attendant l'ordinateur quantique sur lequel travaille également IBM, utilisées conjointement, ces deux découvertes pourraient jeter les bases d'une nouvelle informatique exploitant des processeurs moléculaires, sans s'embarrasser des limitations du chips de silicium, des problèmes de chaleur ou des fils de cuivre.

Les défis technologiques

Toutefois, la mise sur le marché de produits exploitant ces technologies prendra du temps. Selon Matthew McMahon, porte-parole d'IBM, pour y parvenir les chercheurs doivent utiliser la nanotechnologie qui travaille à l'échelle de 100 nm ou plus petite. A cette échelle, les chercheurs doivent manipuler les atomes individuels avec un microscope électronique à balayage exploitant l'effet tunnel (STM). IBM maîtrise cette technologie depuis plus d'une décennie, mais cela reste un défi en soi.

Leur prochain défi est de trouver un moyen pour faire fonctionner ces expériences de labo de manière stable à température ambiante, les expériences ayant été menées jusqu'à présent à une température proche du zéro absolu. Selon Matthew McMahon, les premières applications commerciales ne sont pas attendues avant au moins dix ans.
Ces deux découvertes ont été publiées dans l'édition du 31 août 2007 du magazine Science, Vol. 317, N° 5842.

Pour plus d'information, consultez l'article "Atom computing" d'IBM.