Prix européen renommé ERC attribué à Clement Merckling d'imec pour le développement de qubits tolérants aux fautes

Clément Merckling

L'idée révolutionnaire du projet NOTICE est d'utiliser un nouveau matériau oxydé stable comme base à la fois pour le superconducteur et le matériau isolant topologique. À l'interface épitaxiale, des fermions de Majorana — éléments constitutifs des qubits tolérants aux fautes — seront générés.

Imec, l'un des centres de recherche et d'innovation leaders dans le monde pour la nanoélectronique et les technologies numériques, annonce aujourd'hui que le Conseil européen de la recherche a accordé à Clement Merckling, chef de département chez imec, une bourse Consolidator pour le développement de son projet NOTICE.

L'idée conceptuelle révolutionnaire de ce projet est l'exploration de nouveaux oxydes et la réalisation expérimentale d'interfaces topologiques pour la génération de fermions de Majorana, qui conduiront à des qubits tolérants aux erreurs - des composants des ordinateurs quantiques de prochaine génération. Il est prévu que ces "qubits de Majorana" soient immunisés contre la décohérence - un phénomène qui induit la perte d'informations quantiques. Clement Merckling reçoit 2,3 millions d'euros pour ce projet ambitieux de cinq ans, qui pourrait ouvrir la voie à des systèmes quantiques "stables".

On s'attend à ce que l'informatique quantique permette une amélioration gigantesque de la puissance de calcul par rapport à l'informatique classique. La composante fondamentale d'un ordinateur quantique est le qubit, un système à deux niveaux qui suit les lois de la mécanique quantique. Les développements actuels se concentrent principalement sur les points quantiques semi-conducteurs et les qubits supraconducteurs, qui présentent des propriétés prometteuses pour les ordinateurs et la fabrication quantique. Cependant, ces qubits souffrent de décohérence. Aujourd'hui, ce défi est abordé en augmentant la densité de qubits (objectif supérieur à 10^6 par puce) et en utilisant des algorithmes de correction d'erreurs quantiques.

"Avec la bourse ERC Consolidator, je peux explorer la prochaine génération de qubits - les qubits de Majorana", explique Clement Merckling. "Le plus grand défi pour les qubits de Majorana consiste à générer des fermions de Majorana capables de maintenir et de conserver un état quantique. La voie consiste à superposer un supraconducteur sur un matériau à forte liaison spin-orbite (SOC), comme un isolant topologique." Les fermions de Majorana ont été prédits théoriquement, et récemment, des premières signatures de leur existence ont été détectées à l'aide de diverses combinaisons de matériaux et architectures de dispositifs.

Dans le cadre du projet NOTICE (Nouveaux oxydes et interfaces topologiques pour l'électronique de calcul quantique), le chercheur expérimenté adoptera une approche innovante pour générer des fermions de Majorana. Cette méthode répondra aux grands défis actuels, à savoir la stabilité et l'oxydation des matériaux SOC et la fiabilité de l'interface entre le SOC et les matériaux supraconducteurs. La démarche révolutionnaire repose sur l'utilisation de nouveaux oxydes stables - c'est-à-dire un oxyde "perovskite" à base de bismuth - comme base à la fois pour le supraconducteur (par dopage p) et pour l'isolant topologique (par dopage n). Cette combinaison de systèmes de matériaux doit créer une interface épitaxiale parfaite, où seront générés les fermions de Majorana." Lors d'une dernière phase, l'équipe se concentrera sur l'intégration avec le silicium, afin de permettre des dispositifs quantiques fiables et évolutifs basés sur Majorana, ouvrant ainsi la voie à une fabrication à grande échelle.

"Nous sommes très fiers qu'un chercheur expérimenté comme Clement Merckling reçoive une bourse ERC Consolidator, ce qui lui offre une opportunité unique de constituer une équipe et de mener un projet de recherche pionnier", a déclaré Luc Van den hove, président et CEO d'imec. "L'informatique quantique est un domaine d'innovation très prometteur pour l'Europe, qui possède un potentiel d'industrialisation énorme. La capacité de développer cette technologie et de l'appliquer industriellement dans un large éventail de domaines est l'un des plus grands défis de l'Europe. En particulier, ce projet vise à révolutionner à long terme l'informatique quantique. Mais il ouvrira également de nouveaux horizons pour la science des matériaux et l'épitaxie - deux domaines qui permettent de réaliser d'importants progrès dans de nombreux autres secteurs."