Premio speciale ERC europeo di rilievo per Clement Merckling di imec per lo sviluppo di qubit tolleranti agli errori

Clement Merckling

L'idea innovativa del progetto NOTICE è quella di utilizzare un nuovo materiale stabile di ossido come base sia per il superconduttore che per il materiale isolante topologico. All'interfaccia epitassiale, verranno generati fermioni di Majorana – elementi costitutivi per qubit tolleranti ai guasti –.

Imec, uno dei centri di ricerca e innovazione leader a livello mondiale nel campo della nanoelettronica e delle tecnologie digitali, annuncia oggi che il Consiglio Europeo della Ricerca ha concesso a Clement Merckling, responsabile di dipartimento presso imec, un Consolidator Grant per lo sviluppo del suo progetto NOTICE.

L'idea innovativa di questo progetto è lo studio di nuovi ossidi e la realizzazione sperimentale di interfacce topologiche per la generazione di Fermioni di Majorana, che porteranno a qubit tolleranti agli errori - i mattoni dei computer quantistici di prossima generazione. Si prevede che questi "qubit di Majorana" siano immuni alla decoerenza - un fenomeno che induce la perdita di informazioni quantistiche. Clement Merckling riceve 2,3 milioni di euro per questo ambizioso progetto quinquennale, che potrebbe aprire la strada a sistemi quantistici "stabili".

Si prevede che il Quantum Computing possa migliorare enormemente le capacità di calcolo rispetto al computing classico. Il componente fondamentale di un computer quantistico è il qubit, un sistema a due livelli che segue le leggi della meccanica quantistica. Gli sviluppi attuali si concentrano principalmente su punti quantici semiconduttori e qubit superconduttori, che mostrano caratteristiche promettenti per i computer e la loro produzione. Tuttavia, questi qubit soffrono di decoerenza. Oggi questa sfida viene affrontata aumentando la densità di qubit (obiettivo oltre 10^6 per chip) e utilizzando algoritmi di correzione degli errori quantistici.

"Con il ERC Consolidator Grant posso esplorare la prossima generazione di qubit - i qubit di Majorana", spiega Clement Merckling. "La sfida principale dei qubit di Majorana è generare Fermioni di Majorana che possano mantenere e conservare uno stato quantistico. La strada consiste nel stratificare un superconduttore su un materiale con forte accoppiamento spin-orbita (SOC), come ad esempio un isolante topologico." I Fermioni di Majorana sono stati previsti teoricamente e recentemente sono state rilevate le prime tracce della loro esistenza attraverso l'uso di diverse combinazioni di materiali e architetture di dispositivi.

Nel quadro del progetto NOTICE (Novel Oxides and Topological Interfaces for Quantum Computing Electronics), il ricercatore esperto intraprenderà un percorso innovativo per la generazione di Fermioni di Majorana. Questa strategia affronterà le attuali grandi sfide, ovvero la stabilità e l'ossidazione dei materiali con SOC e la difettosità dell'interfaccia tra il SOC e i materiali superconduttori. Un elemento rivoluzionario sarà l'uso di nuovi e stabili ossidi - ossidi "perovskite" a base di Wismuto - come base sia per il superconduttore (tramite p-dotazione) sia per l'isolante topologico (tramite n-dotazione). Questa combinazione di sistemi di materiali dovrebbe creare un'interfaccia epitassiale perfetta, sulla quale generare i Fermioni di Majorana." In una fase finale, il team si concentrerà sull'integrazione nel silicio, per consentire dispositivi quantistici affidabili e scalabili basati su Majorana, aprendo così la strada alla produzione su larga scala.

"Siamo molto orgogliosi che un ricercatore esperto come Clement Merckling abbia ricevuto un ERC Consolidator Grant, che rappresenta un'opportunità unica per formare un team e condurre un progetto di ricerca pionieristico", ha affermato Luc Van den hove, presidente e CEO di imec. "Il Quantum Computing è un campo di innovazione molto promettente per l'Europa, che possiede un enorme potenziale di industrializzazione. La capacità di sviluppare questa tecnologia e di applicarla industrialmente in un ampio spettro di settori è una delle più grandi sfide dell'Europa. In particolare, questo progetto dovrebbe rivoluzionare a lungo termine il calcolo quantistico. Ma aprirà anche nuovi orizzonti per le scienze dei materiali e l'epitassia - due settori che consentono importanti scoperte in molti altri campi."