Excellentes synergies dans la recherche quantique
Deux projets de recherche auxquels participe l'ETH Zurich ont re?u l'un des ERC Synergy Grants très bien dotés. Avec ce prix d'encouragement, l'UE veut promouvoir une recherche pionnière qui n'est possible que gr?ce à la synergie de plusieurs équipes. Les deux projets bénéficient désormais de plus de 26 millions d'euros.
Alors que la recherche fondamentale progresse, les sujets deviennent de plus en plus complexes. Pour y faire face, les frontières entre les disciplines doivent être franchies et le savoir-faire et les ressources de différents domaines doivent être combinés. En 2012, le Conseil européen de la recherche (ERC) a créé le Synergy Grant. Il récompense ainsi des projets qui utilisent des synergies de manière particulièrement efficace et innovante pour étudier des questions de recherche urgentes. Les projets doivent impliquer deux à quatre groupes de recherche. L'ERC a annoncé aujourd'hui qu'un Synergy Grant a été attribué à deux projets auxquels participe l'ETH Zurich. Il accorde à cet effet un total de 26,6 millions d'euros, dont 11,8 millions d'euros à l'ETH Zurich. Les deux projets portent sur la recherche quantique. Tandis que les professeurs de l'ETH Lukas Novotny et Romain Quidant tentent, dans le cadre de Q-Xtreme, de placer un objet particulièrement grand dans un état de superposition quantique, le projet Quantropy, avec la participation du professeur de l'ETH Klaus Ensslin, développe de nouvelles méthodes de mesure pour mieux comprendre les états quantiques complexes corrélés dans les corps solides. Au total, 34 projets de recherche ont re?u cette année une Synergy Grant, le montant total des subventions s'élevant à environ 350 millions d'euros.
Les relations avec l'Europe comme facteur de réussite
Plus t?t dans l'année, l'ETH Zurich s'était déjà distinguée lors d'attributions de subventions de recherche du Conseil européen de la recherche : En septembre, on a appris que l'ERC soutenait douze projets de l'ETH dans une autre catégorie, les ERC Starting Grant. S'y ajoutent deux Advanced Grants. "Ces distinctions ne sont pas seulement un honneur, elles nous rappellent aussi à quel point nos relations européennes sont élémentaires", souligne Detlef Günther, Vice-président pour la recherche de l'ETH. "Il est plus important que jamais que l'Europe se rapproche dans le domaine de la recherche. Nous ne pourrons rester à ce niveau élevé que si nous pouvons échanger et utiliser le savoir-faire et les ressources de la manière la plus accessible possible. Il est essentiel que la Suisse puisse continuer à participer au programme de recherche européen après 2020, et ce de manière totalement associée", fait remarquer Günther. Le programme de recherche "Horizon 2020" se termine cette année. On ne sait toujours pas si la Suisse participera au programme suivant, "Horizon Europe", et sous quelle forme.
Aper?u des projets
Dans un métal ordinaire, les électrons se déplacent en grande partie indépendamment les uns des autres. Mais lorsqu'ils interagissent dans un matériau plus complexe, des effets fascinants et souvent intéressants sur le plan technologique apparaissent. Des exemples connus sont le ferromagnétisme ou la supraconductivité. En outre, il existe un nombre croissant de prédictions pour de nouveaux états dans lesquels les électrons en interaction présentent des propriétés qui, d'une part, contredisent l'intuition et, d'autre part, sont prometteuses sur le plan technologique. Parmi ces effets, on trouve par exemple les fermions de Majorana, qui sont en quelque sorte constitués d'un demi-électron et qui, lorsqu'ils sont détectés, révèlent où ils étaient auparavant.
Les méthodes de mesure traditionnelles ne fournissent souvent pas de résultats clairs pour de tels effets "exotiques". Klaus Ensslin du Laboratoire de physique des solides de l'ETH veut donc, avec Frédéric Pierre de l'Université Paris-Saclay, Joshua Folk de l'Université de Colombie-Britannique à Vancouver et Yigal Meir de l'Université Ben-Gourion en Isra?l, développer des méthodes de mesure fondamentalement différentes dans le cadre du projet ERC-Synergy Quantropy. Pour ce faire, l'équipe mise sur des mesures thermodynamiques, notamment l'entropie. Ils exploreront ainsi comment mieux comprendre les états quantiques complexes corrélés dans les solides. Pour les fermions de Majorana, par exemple, la nouvelle approche devrait montrer clairement s'ils apparaissent dans un matériau donné. Les scientifiques espèrent également obtenir de nouvelles informations sur d'autres effets, comme la supraconductivité qui vient d'être découverte dans des couches de graphène torsadées.
Les propriétés de la physique quantique se manifestent le plus clairement dans des objets minuscules : au niveau des atomes individuels et des sous-unités d'atomes. C'est aussi là qu'elles peuvent être le mieux étudiées. Comparées aux atomes individuels, les nanoparticules sont gigantesques. Dans leur projet synergique ERC Q-Xtreme, les professeurs de l'ETH Lukas Novotny et Romain Quidant en collaboration avec Markus Aspelmeyer et Oriol Romero-Isart des universités de Vienne et d'Innsbruck, placera pour la première fois un objet d'un diamètre de 100 nanomètres dans un état de superposition quantique. Pour ce faire, les scientifiques vont influencer une bille de verre avec des forces optiques, électriques et magnétiques de manière à ce qu'elle se trouve simultanément à deux endroits différents (ou à aucun des deux endroits). Dans le cadre de ce projet, les chercheurs souhaitent créer l'état quantique le plus extrême à ce jour - une superposition à une densité de matériau un milliard de fois supérieure à celle des gaz atomiques et à une masse 100'000 fois plus importante que dans les expériences précédentes. De telles superpositions quantiques sont très fragiles et sensibles aux influences extérieures telles que les forces d'inertie et la gravité. Il sera donc possible d'utiliser ces expériences pour étudier expérimentalement l'influence de la gravitation sur les superpositions quantiques. En outre, elles devraient permettre à l'avenir de fabriquer des appareils de mesure sensibles pour l'accélération, la rotation ou la gravitation. Les expériences seront réalisées à l'ETH Zurich et à l'Université de Vienne ; des scientifiques de l'Université d'Innsbruck compléteront le projet par des travaux théoriques.