Une équipe de l’Université Laval a conçu une minuscule puce optique capable de transmettre 1 000 gigabits par seconde tout en réduisant la consommation d’énergie.
Les systèmes d’intelligence artificielle tels que ChatGPT sont connus pour leur forte consommation d’énergie. Pour relever ce défi, une équipe du Centre d’optique, de photonique et de lasers (COPL) a mis au point une puce optique capable de transférer d’énormes quantités de données à une vitesse ultra-rapide. Aussi fine qu’un cheveu, cette technologie offre une efficacité énergétique inégalée.
Publiée dans Nature Photonics, cette innovation exploite la puissance de la lumière pour transmettre des informations. Contrairement aux systèmes traditionnels qui reposent uniquement sur l’intensité lumineuse, cette puce utilise également la phase de la lumière, c’est-à-dire son décalage.
En ajoutant une nouvelle dimension au signal, le système atteint des niveaux de performance sans précédent, tout en conservant une taille minuscule. « Nous passons de 56 gigabits par seconde à 1 000 gigabits par seconde », indique Alireza Geravand, doctorant et premier auteur de l’étude.
L’équivalent de 100 millions de livres transférés en 7 minutes
L’équipe de recherche voit un énorme potentiel pour l’entraînement des modèles d’IA. « À 1 000 gigabits par seconde, vous pourriez transférer l’intégralité d’un ensemble de données d’entraînement, soit l’équivalent de plus de 100 millions de livres, en moins de sept minutes. C’est à peu près le temps qu’il faut pour préparer une tasse de café », ajoute M. Geravand. Et tout cela ne consommerait que 4 joules d’énergie, soit juste assez pour chauffer un millilitre d’eau d’un degré Celsius.
Cette avancée repose sur des modulateurs à micro-anneaux, de minuscules dispositifs en forme d’anneau fabriqués en silicium qui peuvent manipuler la lumière pour encoder des informations. Le système utilise deux paires d’anneaux : l’une pour l’intensité, l’autre pour la phase.
Les centres de données IA actuels s’appuient sur des dizaines, voire des centaines de milliers de processeurs, qui communiquent comme les neurones dans le cerveau. Chaque processeur mesure quelques millimètres, mais une fois additionnés, l’infrastructure devient rapidement énorme, tout comme l’énergie nécessaire pour l’alimenter. « On se retrouve avec un système qui s’étend sur des kilomètres », explique le doctorant. Grâce à leur nouvelle technologie, les unités peuvent communiquer rapidement et efficacement comme si elles n’étaient distantes que de quelques mètres, ce qui constitue un avantage considérable alors que la demande en IA ne cesse de croître.
Cette technologie pourrait arriver sur le marché dans les années à venir. Des entreprises comme NVIDIA commencent déjà à utiliser des modulateurs à micro-anneaux, bien que leur utilisation soit limitée à l’intensité lumineuse.
« Il y a dix ans, notre laboratoire a jeté les bases de cette technologie. Aujourd’hui, nous passons à la vitesse supérieure. Dans quelques années peut-être, l’industrie rattrapera son retard et cette innovation fera son chemin dans le monde réel », conclut M. Geravand.
Zibo Zheng, Farshid Shateri, Simon Levasseur, Leslie A. Rusch et Wei Shi ont également contribué à cette étude.
Article : « Ultrafast coherent dynamics of microring modulators » – DOI : 10.1038/s41566-025-01686-1
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