Quatre-vingts ans se sont écoulés depuis le démarrage d’ENIAC. C’était le premier ordinateur à usage général. Construit par les chercheurs de Penn J. Presper Weckert et John Mauchly. Il fonctionnait grâce aux électrons. C’est toujours la base de votre ordinateur portable à l’heure actuelle.
Mais les électrons heurtent un mur.
À mesure que les modèles d’IA montent en flèche, le matériel gémit. Les électrons portent une charge. Cette charge crée de la friction, de la résistance et de la chaleur. Nous gaspillons de l’énergie à lutter contre la thermodynamique simplement pour empêcher les copeaux de fondre. Les limitations sont physiques, dures et immédiates.
Bo Zhen, physicien à Penn, n’attend pas de meilleurs fans. Il regarde la lumière.
Photons. Ils bougent vite. Zéro masse. Sans frais. Ils glissent sur les fibres sans perdre beaucoup d’énergie. Sauf qu’ils sont mauvais pour se parler. Les photons sont des fantômes. Ils franchissent les portes logiques dont les ordinateurs ont besoin pour commuter et prendre des décisions. Li He, co-auteur d’une nouvelle étude, le dit sans détour.
“Parce qu’ils sont neutres en charge et qu’ils ont une masse au repos nulle… cette neutralité signifie qu’ils interagissent à peine, ce qui les rend mauvais en logique de commutation de signaux.”
Vous avez donc les messagers les plus rapides, mais ils sont inutiles en mathématiques. C’est du moins ce qu’il semblait.
Faire en sorte que la lumière se comporte comme la matière
L’équipe de Zhen a trouvé une solution de contournement. Ils n’ont pas forcé les photons à être sociaux. Ils les ont greffés sur autre chose.
Ils ont créé des polaritons excitons dans un semi-conducteur atomiquement mince. Mi-lumière, mi-électron. Une quasiparticule. Le résultat ? Vous gardez la vitesse de la lumière. Mais maintenant, ça a du poids. Il interagit. Il peut changer de signal. Il peut calculer.
Aujourd’hui, la plupart des puces photoniques trichent. Ils utilisent la lumière sur le long terme, pour le transfert de données. Mais dès qu’ils franchissent une étape non linéaire, comme une fonction d’activation dans les réseaux neuronaux, ils reconvertissent le signal en électricité. Convertir. Calculer. Convertissez à nouveau.
Ce va-et-vient est lent. Cela mange du pouvoir. Cela annule les avantages.
La démo de Zhen a ignoré l’intermédiaire. Commutation toute lumière. Le coût de l’énergie ? Quatre quadrillions de joules. Ce n’est pratiquement rien. Moins d’énergie que le clignotement d’une petite LED.
Plus de conversion
Si cela évolue, les implications sont compliquées mais prometteuses. Les futures puces IA pourraient consommer les données directement des capteurs des caméras. Aucune traduction électrique requise. Allumez, éteignez, le résultat est prêt.
Cela réduit la facture énergétique des systèmes d’IA massifs. Peut être. Si nous pouvons construire les choses à grande échelle. Il y a également des rumeurs sur la prise en charge des fonctions informatiques quantiques. Les premiers jours, évidemment.
Qui reçoit les jetons en premier ? Les laboratoires. Toujours les laboratoires.
L’article, intitulé « Strongly Nonlinear Nanocavity… », est paru dans Physical Review Letters en avril dernier. Zhen est titulaire de la chaire Jin K. Lee. Il travaillait avec He, maintenant professeur adjoint à Montana State. Zhi Wang et Bumho Kim ont également aidé.
L’argent provenait du Navy Office et de la Sloan Foundation. L’œuvre existe maintenant. Les obstacles techniques aussi.
Nous pourrions bientôt utiliser la lumière. Ou nous pourrions simplement nous épuiser plus rapidement en essayant de forcer les électrons à suivre le rythme. Quoi qu’il en soit, le courant est en train de changer.
