La lumière est l'énergie de transport des informations la plus efficace. Toutefois, il n'est pas aisé de la stocker. C'est la raison pour laquelle les centres informatiques continuent d'utiliser des disques durs magnétiques, même si ce transfert d'informations nécessite beaucoup plus d'énergie. Les chercheurs de l'Institut de l'intégration photonique de l'Université de technologie d'Eindhoven (Pays-Bas) ont cependant présenté, dans le journal Nature Communications, une technique hybride qui combine les avantages de la lumière et du stockage magnétique. Des impulsions de lumière ultracourtes permettent d'écrire l'information directement dans une mémoire magnétique avec un transfert d'énergie rapide et efficace.

Domaines magnétiques

Les données sont stockées dans un disque dur sous forme de bits. Il s'agit de minuscules domaines magnétiques possédant un pôle nord et un pôle sud. L'orientation de ces pôles (le sens de magnétisation) détermine si le bit vaut 0 ou 1. L'écriture des données s'effectue en manipulant le sens de magnétisation des bits.

Ferri-aimants synthétiques

Classiquement, la commutation s'effectue en appliquant un champ magnétique externe qui force l'orientation des pôles dans l'une ou l'autre des directions. La photocommutation des bits au moyen d'une impulsion laser extrêmement courte (femtoseconde) est une alternative. Cette méthode semble potentiellement beaucoup plus rapide et plus efficace. Les chercheurs ont réussi à réaliser la photocommutation au moyen de ce qu'ils appellent des ferri-aimants – synthétiques – matériaux éminemment aptes aux applications de « spintronique ». Une seule impulsion laser d'une femtoseconde suffit, ce qui implique que l'écriture a un bon rendement énergétique et est rapide.

Écriture de données « au vol »

En outre les chercheurs ont combiné cette photocommutation avec une mémoire racetrack, un fil magnétique le long duquel les informations sont stockées sous forme de bits magnétiques qui circulent grâce à un courant électrique. Dans ce système, les données sont photo-enregistrées en continu dans les bits magnétiques qui, en se déplaçant immédiatement le long du fil sous l'effet du courant électrique, libèrent l'espace pour les bits magnétiques vides qui peuvent à leur tour enregistrer des données. Cette façon de copier les données « au vol » entre la lumière et les racetracks, sans aucune étape électronique intermédiaire équivaut à un va-et-vient entre deux trains à grande vitesse au lieu de changer de train dans une gare. C'est manifestement beaucoup plus rapide et efficace sur le plan énergétique.

 
L'enregistrement « au vol » des données dans une mémoire racetrack. Les bits magnétiques (uns et zéros) sont écrits par les impulsions laser (impulsion rouge, côté gauche). Ils se déplacent ensuite vers la droite le long de la racetrack (flèches noires). À l'avenir, les données pourraient aussi être lues par voie optique (impulsion rouge, côté droit). Illustration : Université de technologie d'Eindhoven

Échelle nanométrique

La recherche a été effectuée avec des fils micrométriques. Dans le futur, il faudra les réduire à une échelle nanométrique pour en permettre l'intégration dans des puces informatiques. Le groupe de recherche de physique des nanostructures travaille sur la photolecture des données (magnétiques).

Source : Université de technologie d'Eindhoven