Ce qu'il faut retenir :
- La magnonique exploite les magnons pour transporter et traiter l’information sans déplacer de charges électriques.
- Cette technologie permet d’éliminer les pertes d’énergie par effet Joule (chaleur) tout en offrant des vitesses de traitement élevées.
- Le potentiel pour la souveraineté technologique et les serveurs écoresponsables est fort mais des défis majeurs d’ingénierie et de choix de matériaux restent à lever avant une industrialisation.
Connaissiez-vous la magnonique (parfois appelée magnonica) ? Rien à voir avec le jazz ! Ce domaine de la physique de l’état solide étudie le potentiel des « magnons » ; ondes collectives de spin (propagation d’une variation de l’aimantation) pour le stockage et la transmission de l’information. Derrière les puces d’intelligence artificielle et les semi-conducteurs traditionnels, cette voie alternative progresse discrètement dans les laboratoires. Au-delà de ces termes physiques qui donnent envie de retourner à la Sorbonne, l’intérêt ici est d’abord de creuser l’innovation potentielle pour le stockage des données.
Qu’est-ce qu’un magnon et pourquoi les physiciens s’y intéressent-ils ?
Les magnons (prononcez magu-nons) sont des états d’excitation collective dans les matériaux magnétiquement ordonnés. En bref, c’est une perturbation qui augmente l’énergie totale d’un système magnétique et se propage sous forme d’onde à travers le matériau. Le sujet des magnons a beaucoup intrigué les scientifiques et s’est récemment invité dans le champ de la physique quantique.
Les physiciens s’y intéressent car ils y trouvent plusieurs pistes très prometteuses :
• Une consommation d’énergie ultra-faible : les dispositifs peuvent traiter et transmettre l’information sans dépendre du mouvement de charge électrique.
• Une vitesse accrue : les données sont traitées à des fréquences de l’ordre du térahertz (THz), plus rapides que celles de l’électronique traditionnelle.
• Une taille réduite : leur longueur d’onde nanométrique est idéale pour des dispositifs très compacts, ce qui ouvre la voie à une miniaturisation poussée des supports de calcul.
Pourquoi la consommation énergétique du numérique pousse-t-elle à explorer de nouvelles pistes ?
Face à l’expansion rapide des technologies numériques, qui entraîne une importante augmentation de la consommation d’énergie et des émissions de gaz à effet de serre, la durabilité environnementale du secteur numérique est fortement questionnée.
C’est la raison pour laquelle de nouvelles pistes sont explorées, en synergie avec des initiatives politiques et des pratiques industrielles pour optimiser l’utilisation des ressources énergétiques et déployer des technologies plus vertes pour les infrastructures numériques. Les magnons présentent ainsi plusieurs applications clés, notamment pour les dispositifs de mémoire, la transmission de données et l’informatique neuromorphe (inspirée de l’architecture du cerveau).
Les magnons peuvent-ils devenir un enjeu de souveraineté technologique ?
En remplaçant les électrons par des magnons lors du transport de l’information, il devient possible d’éliminer les pertes d’énergie liées à l’effet Joule (dégagement de chaleur). Le traitement de l’information via le paradigme magnonique permet ainsi une meilleure efficacité énergétique couplée à un fonctionnement plus rapide.
Dans un contexte de souveraineté technologique, où les nations cherchent à développer et contrôler des technologies critiques essentielles à leur autonomie économique et stratégique, les magnons pourraient trouver leur place.
A noter tout de même que la magnonique a encore un long chemin à parcourir. Des verrous techniques subsistent : l’ingénierie des dispositifs pour garantir une excitation et une détection efficaces, le choix de matériaux à faibles pertes et à haute cohérence, ou encore le contrôle précis des ondes de spin et des outils de mesure.
