Informatique optique et informatique quantique : quelles différences ?

L'informatique optique est une technologie en plein essor qui utilise la lumière pour effectuer des calculs et des tâches de traitement de données. Cette approche alternative à l'informatique électronique traditionnelle offre de nombreux avantages. Avec la numérisation croissante de notre monde, l'informatique optique a le potentiel de révolutionner la façon dont nous interagissons avec les données. Zoom sur une technologie de pointe pleine de promesses.

Qu’est-ce que l’informatique optique ?

L'informatique optique, également connue sous le nom d’informatique photonique, est une technologie émergente dans le domaine du traitement de données. Cette méthode utilise les photons de la lumière visible ou les faisceaux infrarouges pour effectuer des calculs numériques, plutôt que les courants électriques traditionnels. Aujourd’hui, la vitesse de transmission des courants électriques ordinaires, que l’on retrouve dans les ordinateurs par exemple, ne correspond qu’à 10% de la vitesse de la lumière. D’ailleurs, c'est ce qui a motivé le développement de la fibre optique ces dernières années : accélérer la transmission de données sur de longues distances.

Ainsi, un ordinateur optique peut potentiellement réaliser des processus dix fois plus rapidement qu'un ordinateur électronique traditionnel en tirant parti des avantages des réseaux visibles et/ou infrarouges. Contrairement aux courants électriques qui doivent être enroulés les uns autour des autres en trois dimensions, les faisceaux optiques circulent les uns sur les autres sans interférence, même lorsqu'ils sont limités à deux dimensions. Cela permet aux ordinateurs optiques d'être potentiellement plus petits et beaucoup plus rapides que les ordinateurs électroniques.

L'objectif ultime de la technologie optique est la création d'un réseau photonique, où chaque source et destination serait connectée uniquement par des photons visibles et infrarouges. Cela permettrait une transmission de données encore plus rapide et plus fiable.

Actuellement, des dispositifs tels que les imprimantes laser, les photocopieurs ou les scanners utilisent déjà la technologie optique. Pour autant, ils reposent tous en majorité sur des circuits et des pièces électroniques. Aucun d'entre eux n'est entièrement optique et la technologie optique ambitionne, à terme, de généraliser son emploi.

Comment fonctionne l’informatique optique ?

En soi, l'informatique optique est comparable à l'informatique traditionnelle en ce qu'elle se sert aussi de portes logiques et de routines binaires pour effectuer des calculs. Cependant, elle diffère dans la méthode de réalisation de ces calculs. En effet, l'informatique optique fait usage de photons, produits par des LED, des lasers ou d’autres dispositifs, pour encoder des données de la même façon que les électrons dans l'informatique traditionnelle. Cette méthode offre une grande rapidité et une efficacité accrue, les photons étant facilement manipulables et contrôlables pour effectuer des tâches variées.

Afin que l’informatique optique puisse pleinement se développer, un certain nombre de paliers techniques doivent être maîtrisés, au premier rang desquels, la constitution d’un ordinateur optique. En ce sens, les recherches se concentrent sur la conception et la mise en œuvre de transistors optiques. Plusieurs entreprises ont initié ces recherches. On peut citer IBM ou encore LightOn, une start-up française.

La plupart des composants d'une puce optique ressemblent à ceux d'une puce informatique traditionnelle, les électrons étant utilisés pour traiter et transformer l'information. Toutefois, ce qui change avec la technologie optique, ce sont les interconnexions qui servent à transporter des données entre les différentes zones de la puce. Ces interconnexions ont tendance à chauffer dans les circuits électroniques. Or, ce n’est pas le cas avec la technologie optique ; les interconnexions font alors office de catalyseur hyper performant pour distribuer les signaux électroniques.

Avantages et inconvénients de l’informatique optique

Sur le papier, la technologie optique présente des avantages non négligeables :

Capacité de calcul démultipliée.
Les interconnexions ne chauffent pas, ne sont pas sujettes aux courts-circuits électriques et sont immunisées contre les interférences électromagnétiques.
Transport de l’information à la vitesse de la lumière.
Transmission à faible perte.
Densité de stockage plus élevée.

Pour autant, certains inconvénients empêchent aujourd’hui sa généralisation :

La fabrication de cristaux photoniques est un processus industriel ardu et complexe.
Les calculs impliquant plusieurs signaux lumineux interagissant entre eux sont complexes à gérer.
Les prototypes d'ordinateurs optiques actuellement disponibles sont assez volumineux et ne sont pas encore parvenus à une miniaturisation satisfaisante.

Informatique optique et informatique quantique : quelles différences ?

L'informatique optique et l'informatique quantique représentent deux technologies distinctes qui ont le potentiel de transformer en profondeur notre approche du calcul et du traitement des données. L'informatique optique tire parti de la lumière pour effectuer des opérations de calcul et de traitement de données, tandis que l'informatique quantique se fonde sur les principes de la mécanique quantique pour réaliser ces tâches.

L'une des principales différences entre ces deux technologies réside dans leur capacité respective à exécuter des calculs à des vitesses élevées. En effet, l'informatique optique peut fonctionner à des vitesses bien supérieures à celles de l'informatique électronique traditionnelle, et même parfois plus rapidement que l'informatique quantique.

D'autre part, l'informatique quantique a la possibilité de résoudre des problèmes qui dépassent actuellement les capacités des ordinateurs les plus avancés. Les propriétés uniques de la mécanique quantique permettent la création d'états extrêmement complexes (intriqués) qui peuvent être utilisés pour effectuer des calculs.

Dans l'ensemble, même si elles ne procèdent pas de la même façon, l'informatique optique et l'informatique quantique offrent des perspectives enthousiasmantes pour résoudre des problèmes complexes. En définitive, l’une comme l’autre ont le potentiel de transformer le domaine du calcul et du traitement des données et c’est la raison pour laquelle elles offrent toutes deux un champ de recherche en ébullition.

Quel avenir pour l’informatique optique ?

Actuellement, l'informatique optique trouve sa meilleure utilisation dans les réseaux de données optiques, les commutateurs et les dispositifs de stockage biométriques.

Demain, avec l’avènement d’une informatique optique viable et généralisable, on peut imaginer une certaine disruption pour l’ensemble des secteurs.

Article rédigé par Romain Frutos, rédacteur passionné par l’IT et les nouvelles technologies !