« Propriétés extraordinaires » : les scientifiques développent de nouveaux appareils électroniques ultra-rapides pour la 6G et au-delà

Avoir des choses comme le streaming ultra-haute définition à portée de main sur nos téléphones mobiles est quelque chose dont nous n’avons pu profiter que grâce à la 5G, la cinquième génération de communications mobiles.

Mais supposons que notre vie quotidienne future inclura l’Internet par satellite, la réalité virtuelle, les véhicules autonomes et les maisons intelligentes : ils auront besoin d’encore plus de connectivité à haut débit et de technologies capables de traiter extrêmement rapidement d’énormes quantités de données.

L’accélération des communications sans fil nécessite des signaux plus rapides, avec des composants électroniques fonctionnant à des fréquences plus élevées – le nombre d’oscillations par seconde ou la vitesse à laquelle un signal peut aller d’un point A à un point B.

Actuellement, les systèmes de communication peuvent utiliser des signaux avec des vitesses allant jusqu’à des dizaines de gigahertz (1 milliard d’oscillations par seconde), mais pour les futures communications 6G, ils auront besoin de signaux aussi rapides qu’un térahertz (1 billion d’oscillations par seconde).

Malheureusement, à l’heure actuelle, les appareils électroniques tels que les transistors ne peuvent pas fonctionner à des vitesses aussi élevées, ce qui entraîne ce que l’on appelle souvent «l’écart térahertz». Cette limitation pourrait entraver le progrès des technologies à venir.

« Métadispositifs » électroniques

Le chercheur iranien Mohammad Samizahed Nikoo et son équipe de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) ont développé un nouveau type de dispositif alternatif aux transistors et aux diodes capable de transmettre des vitesses beaucoup plus élevées.

Les appareils électroniques conventionnels fonctionnent sur la base du contrôle des électrons : il existe une « porte » qui laisse passer les électrons ou les force à s’arrêter. Mais les scientifiques ont proposé une nouvelle approche de l’électronique qui contrôle la transmission électromagnétique sans injecter un seul électron.

Ils appelaient ce concept un «métadispositif électronique” – parce qu’il peut faire bien plus qu’un appareil normal. En fait, il présente des « propriétés électroniques extraordinaires », selon l’étude.

Il utilise un « type de commutateur complètement différent, avec un principe de fonctionnement et un mécanisme distincts » que les transistors, a déclaré Samizahed Nikoo à Euronews Next.

« Au lieu de compter sur le mouvement des électrons, nous gérons les interactions électromagnétiques pour atteindre des vitesses beaucoup plus rapides. Ce nouvel interrupteur électronique nous permet de contrôler les signaux rapides », a-t-il expliqué.

10 fois plus rapide que la 5G – et peut-être même plus rapide que cela

Samizahed Nikoo et son équipe ont réussi à transmettre des données à des fréquences térahertz allant jusqu’à 100 gigabits par seconde, ce qui est déjà 10 fois plus rapide que la 5G et 100 fois plus rapide que la 4G.

« Ces vitesses élevées nous permettent de transférer rapidement une quantité importante d’informations, répondant aux exigences des télécommunications 6G », a-t-il ajouté.

Leurs conclusions, publiées ce mois-ci dans la revue Naturesuggèrent que ces métadispositifs électroniques pourraient atteindre des vitesses encore plus élevées et ouvrir la voie à des connexions sans fil avec des vitesses de données de l’ordre des térabits par seconde (en milliers de gigabits par seconde).

En d’autres termes, selon l’équipe, ces appareils pourraient non seulement gérer facilement les vitesses requises pour la 6G, mais ils pourraient également inaugurer la prochaine génération de communications ultra-rapides.

Des entreprises comme Huawei, Apple et Ericsson travaillent déjà au développement de nouveaux matériaux semi-conducteurs – autres que le silicium – pour rendre les transistors plus efficaces pour les télécommunications 6G.

Samizadeh Nikoo a déclaré que son équipe, en revanche, a développé « un nouveau type de dispositif électronique qui peut être construit sur n’importe quel type de semi-conducteur ».

« Cela signifie que nous pouvons atteindre des vitesses 6G en nous concentrant sur du silicium économique, et en mettant en œuvre l’appareil sur de nouveaux matériaux semi-conducteurs, nous pouvons atteindre des vitesses encore plus élevées pour les futures télécommunications post-6G ».

« Un aspect crucial de ce nouveau dispositif électronique qui le rend viable est qu’il peut être produit sans nécessiter de conditions particulières en utilisant des processus standard de l’industrie des semi-conducteurs », a-t-il ajouté.

Samizadeh Nikoo a déclaré que lui et son équipe s’attendent à ce que cet appareil soit utilisé à la fois comme circuits autonomes et intégrés.

Il y a des craintes persistantes que la course vers une connexion Internet toujours plus rapide via les réseaux 5G puisse avoir des effets néfastes sur l’environnement et sur la santé humaine, et Samizadeh Nikoo a déclaré que des recherches sont en cours pour garantir la sécurité de la technologie.

« Cependant, l’aspect intrigant des télécommunications 6G est que les ondes à très haute fréquence utilisées, appelées térahertz, n’ont pas la capacité de pénétrer profondément dans le tissu cutané », a-t-il déclaré.

« Cela signifie qu’ils ne pénètrent à la surface de la peau humaine que d’environ 0,1 mm, réduisant ainsi la probabilité d’effets indésirables sur les organes ou tissus internes ».