Premio especial del ERC europeo de renombre para Clement Merckling de imec por el desarrollo de qubits tolerantes a fallos otorgado

Clemente Merckling

La idea innovadora del proyecto NOTICE es utilizar un nuevo material de óxido estable como base tanto para el superconductor como para el material aislante topológico. En la interfaz epitaxial, se generarán fermiones de Majorana, bloques de construcción para qubits tolerantes a fallos.

Imec, uno de los centros de investigación e innovación líderes en el mundo en nanoelectrónica y tecnologías digitales, anuncia hoy que el Consejo Europeo de Investigación ha concedido a Clement Merckling, jefe de departamento en imec, una Beca Consolidator para desarrollar su proyecto NOTICE.

La idea conceptual revolucionaria de este proyecto es la investigación de óxidos novedosos y la realización experimental de interfaces topológicas para la generación de fermiones de Majorana, que conducirán a qubits tolerantes a fallos, componentes de las computadoras cuánticas de próxima generación. Se espera que estos "qubits de Majorana" sean inmunes a la decoherencia, un fenómeno que induce la pérdida de información cuántica. Clement Merckling recibe 2,3 millones de euros para este ambicioso proyecto de cinco años, que podría abrir el camino a sistemas cuánticos "estables".

Se espera que la computación cuántica permita una mejora gigantesca en la potencia de cálculo en comparación con la computación clásica. El componente básico de una computadora cuántica es el qubit, un sistema de dos niveles que sigue las leyes de la mecánica cuántica. Los desarrollos actuales se centran principalmente en puntos cuánticos semiconductores y qubits superconductores, que muestran propiedades prometedoras para las computadoras y la fabricación cuántica. Sin embargo, estos qubits sufren de decoherencia. Hoy en día, este desafío se aborda escalando la densidad de qubits (objetivo superior a 10^6 por chip) y utilizando algoritmos de corrección de errores cuánticos.

"Con la Beca Consolidator del ERC, puedo investigar la próxima generación de qubits: los qubits de Majorana", explica Clement Merckling. "El mayor desafío con los qubits de Majorana es generar fermiones de Majorana que puedan mantener y conservar un estado cuántico. La forma de lograrlo es apilar un superconductor sobre un material con fuerte acoplamiento espín-órbita (SOC), como un aislante topológico." Los fermiones de Majorana han sido predichos teóricamente y, recientemente, se han detectado las primeras señales de su existencia mediante el uso de diferentes combinaciones de materiales y arquitecturas de dispositivos.

En el marco del proyecto NOTICE (Nuevos Óxidos e Interfaces Topológicas para Electrónica de Computación Cuántica), el investigador experimentado seguirá un camino innovador para la generación de fermiones de Majorana. Esta ruta abordará los grandes obstáculos actuales, como la estabilidad y oxidación de los materiales con SOC y la defectuosidad de la interfaz entre el SOC y los materiales superconductores. Es pionero el uso de óxidos novedosos y estables, es decir, un óxido "perovskita" a base de bismuto, como base tanto para el superconductor (a través de dopaje p) como para el aislante topológico (a través de dopaje n). La combinación de estos sistemas de materiales debe crear una interfaz epitaxial perfecta, donde se generen los fermiones de Majorana." En una fase final, el equipo se centrará en la integración en silicio para permitir dispositivos cuánticos confiables y escalables basados en Majorana, allanando así el camino hacia la fabricación a gran escala.

"Estamos muy orgullosos de que un investigador experimentado como Clement Merckling reciba una Beca Consolidator del ERC y tenga así una oportunidad única de formar un equipo y llevar a cabo un proyecto de investigación pionero", dijo Luc Van den hove, presidente y CEO de imec. "La computación cuántica es un campo de innovación muy prometedor para Europa, que posee un enorme potencial de industrialización. La capacidad de desarrollar esta tecnología y aplicarla industrialmente en un amplio espectro de aplicaciones es uno de los mayores desafíos de Europa. En particular, este proyecto pretende revolucionar a largo plazo la computación cuántica. Pero también abrirá nuevos horizontes para la ciencia de materiales y la epitaxia, dos áreas que permitirán importantes avances en muchos otros campos."