L’écriture photomagnétique dans le stockage des données ou comment réduire la consommation électrique

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19 octobre 2018

Une équipe de physiciens de l’université de Bialystok s’est vu accorder un brevet par l’United States Patent and Trademark (Office américains des marques et des brevets) pour leur travail sur le stockage de l’information par bande magnétique.

Publié dans un premier temps dans le magazine Nature, une des revues scientifiques les plus anciennes et les plus réputées au monde, en Janvier 2017 [1], leur travail a consisté à mettre en place une méthode d’enregistrement de l’information à l’aide de pulsation laser plutôt que qu’électrique. Celle-ci permet d’enregistrer des données de façon ultrarapide tout en étant économe en énergie.

Les enjeux du stockage des données

Le stockage des données est en pleine ébullition : entre 2011 et 2016, le trafic mondial des données a été multiplié par 4,5. Derrière ces données virtuelles, se cachent des infrastructures physiques de stockage bien réelles, qui selon les estimations, consomment 2% de la production électrique mondiale par an – l’équivalent de ce que consomme un pays comme la France [2].

À la base du numérique, il y a le codage informatique en langage binaire (0 ; 1). Chaque élément binaire est représenté par un état physique codé par exemple par une charge électrique (RAM : Condensateur-transistor) ou magnétisation (disque dur). Tout type de document, que ce soit un texte, une image ou une vidéo est codé dans ce format. L’électricité sert à alimenter leur fonctionnement, mais aussi le refroidissement des machines.

A titre d’exemple un mail avec une image en pièce jointe a un coût énergétique équivalant à une ampoule de 20 watts éclairée durant une heure. En 2016, c’est 215 milliards de mails qui ont été échangés dans l’année !

Qu’est-ce que l’écriture photomagnétique ?

L’enregistrement photomagnétique, dans une couche transparente diélectrique, consiste à appliquer des impulsions de lumière ultra-courtes, de l’ordre du femtoseconde (1 fs = 10−15 seconde), à partir d’un laser. La modification de la polarisation linéaire par l’impulsion laser permet de modifier la magnétisation de la bande. La bande d’enregistrement est constituée d’un matériau non-conductif et d’un film de grenat d’yttrium et de fer (un solide cristallin) dopé au cobalt qui ne produit pratiquement pas de chaleur.

Cette méthode permet d’écrire et lire des données à grande vitesse grâce à une grande capacité de réversibilité entre un état 0 et un état 1.

Le processus est, selon les physiciens polonais, 1000 fois plus rapide que la technologie les plus performantes actuelles soit la mémoire STT-MRAM développé par IBM et Samsung. Il est également moins énergivore : il consomme 10000 fois moins d’énergie que le STT-MRAM et un milliard de fois moins que les disques durs standards actuels.

Brevet américain en Europe

C’est le troisième brevet étranger (un américain et deux européens) obtenu par l’université de Bialystok.

L’université de Bialystok a souhaité demander ce brevet américain car les leaders des technologies de l’information, et en particulier des systèmes de mémoire magnétique, opèrent principalement aux Etats-Unis.

Ce brevet place l’Université de Bialystok dans un petit groupe d’universités polonaises aux réalisations innovantes à l’échelle internationale.

[1] Ultrafast nonthermal photo-magnetic recording in a transparent medium, Nature, 18/01/17 - http://dx.doi.org/10.1038/nature20807

[2] Internet bientôt premier consommateur mondial d’électricité, RTBF, 16/04/2018 - https://www.rtbf.be/info/economie/detail_internet-bientot-premier-consommateur-mondial-d-electricite?id=9889099

Rédacteur :
Thibaud DUBRULE, Chargé de Mission Scientifique à l’Ambassade de France en Pologne, thibaud.dubrule[at]diplomatie.gouv.fr

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