Une étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Physical Review Letters a permis de montrer que des semi-conducteurs, dans lesquels se produit l’effet laser, permettraient de simuler avec des courants de photons le traitement de l’information effectué par les neurones à partir de courants électriques.

Si l'on veut concevoir des ordinateurs «pour simuler au plus près le fonctionnement du cerveau humain», il faut que les neurones artificiels qui les constituent puissent traiter les signaux d'une manière similaire aux neurones naturels.

Or «lorsqu’une cellule nerveuse reçoit des signaux électriques en provenance de milliers d’autres de ses pairs, via des connexions synaptiques», il apparaît que la somme de ces signaux doit dépasser un certain seuil «avant que le neurone n’envoie lui-même une série d’impulsions en direction de ses voisins»: plus précisément, «en dessous de ce seuil, le signal qu’il émet est faible et varie linéairement en réponse aux signaux d’entrée, alors qu’au-dessus son amplitude est grande et varie de façon non linéaire».

En théorie, l’utilisation de photons à la place de charges électriques devrait permettre «d’effectuer des calculs encore plus rapidement et en dissipant moins de chaleur».

Dans le cadre de l'étude ici présentée, un dispositif, constitué «d’un sandwich de matériaux semi-conducteurs», de forme cylindrique (haut de 10 µm et large de quelques microns), dénommé 'micropilier laser' (micropillar laser), a été employé.

L'expérience a fait apparaître que ce dispositif conduisait à l'obtention d'un «système excitable comme un neurone» sous l’action d’impulsions lasers. La rapidité de ses réponses, «de l’ordre de 200 picosecondes», constitue un record aussi bien pour les neurones biologique que pour les neurones artificiels.

De plus, «pour la première fois avec un système optique excitable en complète analogie avec un neurone, une seconde impulsion ne peut pas être émise juste après la première». Ainsi, l'existence d'un intervalle de temps minimal à respecter «limite la sensibilité du neurone à des signaux bruités qui pourraient rendre son fonctionnement chaotique».

Alors qu'on cherche à «mieux comprendre comment les neurones traitent l’information pour nous en inspirer afin de créer une nouvelle électronique» dans le cadre du Human Brain Project, il semble d'ores et déjà possible de faire fonctionner, dans un avenir proche, «des réseaux de neurones artificiels de petites tailles avec ces micropiliers laser».