Entre 2011 et 2016 le trafic mondial des données aurait été multiplié par 4,5. D’où toujours plus de centre de données pour le stockage et de supercalculateurs pour leur traitement numérique. En France, dès 2015 la consommation d’énergie électrique des centres de données, essentiellement pour leur refroidissement, aurait dépassé celle de la ville de Lyon (environ 3 TWh par an). L’essor des technologies numériques est devenu un fardeau financier et un problème écologique mondial.
En effet les calculateurs classiques à base de matériaux semi-conducteurs atteignent leurs limites de performance en terme de miniaturisation, de vitesse de calcul et d’efficacité énergétique. Jusqu’à présent ces limitations sont compensées en partie en faisant travailler plusieurs processeurs en parallèle (architectures multi-coeurs), mais au prix d’une consommation électrique plus importante. A tel point que le refroidissement des machines les plus puissantes est un problème majeur, comme l’atteste par exemple l’installation récente du premier centre de données de Facebook au nord de la Suède, à 100 km du cercle polaire arctique, là où la température annuelle moyenne est de 2,4° Celsius.
Il existe aujourd’hui une technologie, en phase de pré-industrialisation dans certains pays, consommant 10 000 à 100 000 fois moins d’énergie pour effectuer les mêmes opérations. Elle repose sur l’utilisation de matériaux supraconducteurs. Il faut en conséquent refroidir les circuits à une température proche de -269°C pour qu’ils fonctionnent. Le refroidissement a un coût : pour obtenir 1 kW de puissance froide à -269°C, il faut environ 250 kW de puissance électrique. Malgré cela la consommation globale de ces super-ordinateurs reste encore 10 à 100 fois plus faible que les technologies actuelles, tout en pouvant fonctionner à des fréquences d’horloge environ 100 fois plus élevées que celles des ordinateurs actuels.
Je présenterai les propriétés électriques principales de l'électronique supraconductrice pour aborder ensuite le contexte global de rupture technologique remettant en cause les approches actuellement utilisées avec la technologie des semiconducteurs.