Pico-Inside est un projet européen qui vient d'être lancé pour une durée de 3 ans. Son objectif : utiliser une seule molécule pour réaliser des opérations mathématiques complexes. Dans ce cadre, le CNRS s'associe à 12 autres instituts de recherche et deux industriels européens pour explorer les limites ultimes des ordinateurs.
Les chercheurs du projet Pico-Inside veulent intégrer une fonction logique complexe dans une seule molécule. Une fonction logique simple réalise par exemple une opération « et » ou bien « ou ». À partir de deux valeurs d'entrée, elle donne une valeur de sortie. Une fonction logique complexe réalise des opérations binaires plus étendues (additions, soustractions, multiplications, divisions) à entrées et sorties multiples.
Comment une seule molécule peut-elle calculer ? La solution consiste à encoder une information binaire dans cette molécule (sous la forme de 0 et de 1) et à récupérer une information binaire à la sortie. Concrètement, dans le cas d'une fonction logique simple, la molécule possède deux groupements chimiques, dont les deux orientations possibles correspondent chacune à la valeur 0 ou 1. Ces orientations sont modifiées par manipulation avec la pointe d'un microscope à effet tunnel. Elles déterminent les propriétés de conduction de la molécule, qui donnent le résultat du calcul. Si le courant est bas, la valeur de sortie est 0, tandis que s'il est élevé, la valeur de sortie est 1. Le résultat est lu en connectant le groupement chimique correspondant à la sortie à un nano-plot métallique. Tel est le principe de base de cette nouvelle manière de calculer, adaptée à la taille d'une seule molécule. Des fonctions logiques simples, comme « ou » et « et », ont déjà été conçues, dans un carré de moins d'un nanomètre de coté.
Il faut maintenant faire la même chose avec des fonctions logiques complexes (et des molécules à entrées et sorties multiples). Un gain de deux ordres de grandeur est nécessaire en précision de fabrication, avant d'arriver à créer cette pico-technologie : c'est le grand objectif de Pico-Inside, qui semble aujourd'hui à portée de main, grâce à la précision atteinte par les microscopes à effet tunnel.
Les chercheurs engagés dans Pico-Inside vont travailler sur :
-* les molécules à calculer (architecture, structure chimique, comportement électrique ou mécanique sur une surface, chimie de synthèse).
-* les connexions pour relier la molécule à calculer au monde macroscopique.
-* la théorie qui prévoit l'orientation des groupements chimiques de la molécule et permet d'interpréter les expériences.
Les industriels apportent la puissance de calcul nécessaire à l'optimisation de la structure chimique des molécules (Fujitsu Europe) et leur savoir-faire en matière de construction de microscopes (Omicron).
