ComputHeat — Thermotronique : traitement de l'information avec la chaleur

Ce projet vise à développer une nouvelle technologie de traitement de l’information, de gestion thermique active et de détection sans fil utilisant la chaleur transportée par les photons et les phonons thermiques. L'émission infrarouge de systèmes (personnes, machines…) et la puissance dissipée dans les processus industriels peuvent être capturées par des blocs thermiques actifs (analogues thermiques de transistor) pour lancer une séquence d'opérations logiques afin de contrôler directement la propagation du flux de chaleur ou de stocker cette chaleur et la relâcher à la demande, traiter cette information thermique (traitement booléen de la chaleur) et déclencher des actions spécifiques. Cette technologie, baptisée «thermotronique» aurait une durée de vie quasi infini, ce qui n’est pas possible aujourd’hui avec l’électronique classique qui nécessite le remplacement de batterie ou une source de courant externe. Ce nouveau paradigme est possible grâce à l'invention récente des composants thermiques radiatifs, tels que le transistor thermique, la diode thermique et la mémoire thermique introduits par certains participants au projet. Ces composants élémentaires reposent sur l’utilisation de matériaux comme des matériaux à transistion de phase dont les propriétés physiques changent radicalement avec la température. Le projet comprend la modélisation, la nanofabrication, la caractérisation des matériaux et la démonstration du principe de fonctionnement de ces composants élémentaires. Nous développerons également des circuits thermiques pour traiter les opérations logiques de base (portes OU, NON et ET) et des réseaux thermiques plus complexes comme des réseaux neuronaux pour mettre en oeuvre des opérations logiques arbitraires. Ainsi, ce projet permettra non seulement la première démonstration expérimentale d'opérations logiques de base avec des photons thermiques, mais également le développement de nouvelles fonctionnalités (séparateurs de flux, valves thermiques, réseaux de neurones pour l'apprentissage thermique, etc.) permettant de manipuler de façon active les flux de chaleur et l’information thermique. Enfin, pour s’affranchir du problème lié à l'inertie thermique qui limite intrinsèquement la vitesse de fonctionnement des circuits thermiques, nous explorerons également de nouvelles solutions basées sur l’utilisation de systèmes magnéto-optiques soumis à des champs magnétiques externes ou d’architecture à base de matériaux bidimensionnels à faible capacité thermique.