Les algorithmes d'optimisation sont omniprésents: ils calculent le planning de transport le plus efficient des trains, le meilleur timing des feux lumineux intelligents ou encore l'itinéraire le plus rapide pour atteindre notre destination. Mais ils nécessitent une telle puissance de calcul qu'ils mettent en difficulté les ordinateurs traditionnels. Voilà pourquoi plusieurs instituts de recherche et grandes entreprises telles Google, IBM, HP ou NTT recherchent des alternatives à l'ordinateur conventionnel, afin de résoudre ce genre de problèmes plus rapidement. Les machines ayant aujourd'hui les plus grandes chances de servir d'alternative sont les ordinateurs quantiques et ce qu'on appelle les 'coherent Ising machines'.

Ces deux modèles d'ordinateur ont en commun que contrairement aux ordinateurs numériques, ils n'expérimentent pas toutes les possibilités afin de trouver la solution optimale. Ils évoluent en fait vers la solution la plus probable. La principale différence réside dans le fait que les ordinateurs optiques fonctionnent sur le laser classique, alors que les ordinateurs quantiques utilisent les propriétés parfois étranges de la physique quantique.

Cent fois plus rapide

Des groupes de recherche au Japon et aux Etats-Unis avaient déjà démontré que les 'coherent Ising-machines' peuvent être au moins cent fois plus rapides que les ordinateurs numériques. Ces machines parviennent à offrir des performances comparables, voire meilleures que celles d'ordinateurs quantiques et ce, à moindre coût.

"Mais ces Ising-machines sont dans leur forme actuelle encore trop éloignées des applications commerciales", explique le chercheur Fabian Böhm. "Comme elles exploitent des fibres optiques kilométriques et des systèmes laser puissants utilisant énormément d'énergie, elles s'avèrent simplement trop complexes, trop chères et trop volumineuses. Le nouveau concept mis au point par notre équipe à la VUB les miniaturise et les rend suffisamment économiques pour qu'elles puissent remplacer les ordinateurs numériques."

Composants prêts à l'emploi

Aujourd'hui, on a besoin d'un laboratoire entier pour héberger une seule 'coherent Ising-machine'. L'approche des chercheurs de la VUB, qui repose sur un agencement compact sur base de composants optiques et électroniques basiques, devrait changer cela. L'objectif est que l'ordinateur optique soit entièrement constitué de composants commerciaux prêts à l'emploi et puisse donc être facilement fabriqué partout. En outre, ces composants pourraient à l'avenir être produits sous forme de puces photoniques, ce qui en diminuerait encore nettement la taille et le prix de revient.

Les résultats de la recherche ont été publiés dans Nature Communications.