La miniaturisation des microprocesseurs va bientôt atteindre une limite infranchissable : celle de l'atome. Pour autant, les investigations scientifiques et technologiques sont loin d'être terminées : ordinateur quantique, disque dur remplacé par un ensemble de polymères, ou encore écran tactile souple comme une feuille de papier sont autant de voies explorées actuellement dans les laboratoires ou portées par des start-ups. L'occasion d'un voyage dans l'infiniment petit.

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Connaissez-vous la « boule », à Toulouse ? Cette sphère gris métallisée avait fait grand bruit en 1958 lorsque le Général de Gaulle vint à Toulouse pour l'inaugurer. Et pour cause : elle abritait alors le microscope à balayage électronique le plus puissant du monde, et permettait de découvrir les arcanes d'un espace inconnu : celui de l'atome. Aujourd'hui, le laboratoire Cemes-CNRS, où est implantée la boule dans le quartier Rangueil, poursuit son exploration de l'infiniment petit. Les nanosciences sont au cœur de ses travaux. « Nous avons mis au point le premier rotor moléculaire en 1998 grâce au microscope à effet de tunnel inventé par IBM Zurich.

Les limites de la loi de Moore

Pour le chercheur toulousain, qui est également professeur invité permanent à Singapour pour y diriger un grand centre de recherches en nanosciences, il faut distinguer deux types de nanotechnologies : celles qui sont développées par voie ascendante, en construisant des systèmes atomes par atomes, et les autres par voie descendante. Autrement dit, dans ce dernier cas, il s'agit de miniaturiser des objets. Une application de cette approche est bien connue : grâce à la diminution constante de la taille des transistors, la puissance des microprocesseurs croît de façon importante, en suivant la fameuse loi de Moore. Une règle qui signifie que le nombre de transistors déposés sur une puce de silicium double tous les 18 mois, qui a été étonnamment vérifiée jusqu'à ce jour. Mais ce processus devrait bientôt être stoppé par les lois de la physique, d'ici à 2015, lorsqu'une puce contiendra plus de 15 milliards de transistors. Déjà, la toute prochaine puce d'Intel prévue en 2013 intègrera des transistors de 22 nanomètres, soit une taille d'environ 100 atomes !

Or, en s'approchant de l'atome, les circuits électroniques commencent à subir de nouvelles lois de la physique : celle de la mécanique quantique. A cette échelle, le transfert des électrons commencera à se faire de manière aléatoire. Et là, il n'est plus question de concevoir les microprocesseurs de la même manière, en les miniaturisant.

Bientôt, l'ordinateur quantique ?

Un disque dur moléculaire

D'autres approches nanométriques existent pour élaborer les systèmes de stockage de demain, et elles sont de type.... chimique ! En l'occurrence, le projet mené par Jean-François Lutz, directeur de recherche CNRS à l'Institut Charles Sadron, à Strasbourg. « Nous développons une technique qui permet de coder de l'information sur un polymère. Au fur et à mesure, nous provoquons sa croissance en accrochant, une par une, des molécules choisies dans un petit panel qui constitue un alphabet. Nous revisitons un concept que la nature a perfectionné pendant des milliards d'années : celui de l'ADN, qui permet de coder le génome avec seulement quatre « lettres » moléculaires de base », précise Jean-François Lutz.

Cette technique souffre encore de quelques défauts de « fabrication », mais elle est très prometteuse, selon le chercheur. « On pourra associer à chaque maillon un bit d'information et du coup créer un nouveau système de stockage. Dans cette perspective, nous pourrions emmagasiner l'ensemble des données de l'Internet dans un volume équivalent à celui d'une petite armoire ! », projette le chercheur.

Un écran tactile dans votre poche

Le progrès technologique en matière de TIC est donc loin d'être terminé, notamment au prisme des nanotechnologies. A quoi ressemblera notre ordinateur dans cent ans ? Bien malin celui qui peut le dire !

Frédéric Dessort