Hybrid Materials for Quantum Science and Engineering – Hybrid

PIRE:HYBRID établira un partenariat multidisciplinaire entre l'Université de Pittsburgh, l'Université Carnegie Mellon, l'Université de Californie à Santa Barbara et le Centre national de recherche scientifique (CNRS), le Commissariat à l'énergie atomique (CEA), l'Université Grenoble-Alpes et le campus Grenoble Innovation pour les nouvelles technologies avancées (GIANT). L'objectif de ce partenariat est de faciliter la formation des étudiants et des postdocs sur les matériaux présentant un attrait particulier en physique quantique fondamentale et en ingénierie quantique. Afin d'explorer le potentiel des matériaux hybrides pour la science et la technologie quantiques, ce programme réunira des experts en matériaux, en physique des surfaces, des chimistes informaticiens et des physiciens quantiques expérimentaux et théoriques. Les matériaux hybrides à étudier sont aussi divers que les nanofils coeur/coquille, les hétérostructures de van der Waals et les interfaces épitaxiées supraconducteur-semiconducteur. Les matériaux bidimensionnels seront fabriqués aux États-Unis, tandis que les matériaux unidimensionnels à base de nanofils seront synthétisés par les partenaires français.

L'approche s'étendra de l'observation in situ de la croissance des cristaux aux mesures à basse température des dispositifs quantiques basés sur ces matériaux, ainsi que des études de premier principe et de la théorie mésoscopique. Les étudiants en thèse et les post-doctorants de Pittsburgh et de Santa Barbara effectueront des visites de recherche de 2 à 4 mois en France et participeront à des projets de recherche internationaux. Ils profiteront d'un programme de stages international GIANT (GIIP) bien établi et d'une infrastructure de recherche unique en France, y compris le synchrotron européen (ESRF), les laboratoires de champs magnétiques intenses, l'épitaxie par jet moléculaire, la caractérisation des matériaux de pointe, la nanofabrication et les installations cryogéniques. Les laboratoires aux États-Unis accueilleront les étudiants français pour des visites réciproques pour profiter de l'infrastructure de pointe et une expertise unique en nanofabrication et transport quantique à Pittsburgh, et le cluster d'épitaxie à faisceau moléculaire UCSB. Des ateliers thématiques seront organisés pour rassembler la communauté émergente des chercheurs en matériaux hybrides. Des écoles d'été et des cours en ligne sur les frontières en sciences des matériaux et en informatique quantique seront organisés pour les jeunes chercheurs du programme. PIRE:HYBRID sera géré par un comité exécutif basé aux États-Unis et supervisé par un conseil consultatif international composé de leaders universitaires et industriels.

Les objectifs scientifiques et technologiques, en particulier la construction d'ordinateurs quantiques et de simulateurs, imposent des exigences de plus en plus rigoureuses pour la cohérence quantique dans les dispositifs et les circuits quantiques basiques. Pour ces raisons, nous sommes à la recherche d’interfaces hautement cristallines entre différentes classes de matériaux. De plus, de nouveaux matériaux hybrides qui combinent des supraconducteurs et des semiconducteurs apporteront potentiellement de nouvelles découvertes et de nouveaux dispositifs. La construction d'un nouveau partenariat international axé sur ce défi fondamental améliorera grandement les progrès dans ce domaine en regroupant les atouts intellectuels et technologiques des deux pays.

Les étudiants en thèse et les postdocs seront exposés à un environnement international et interdisciplinaire unique qui permettra une formation avancée, des expériences interculturelles et un développement international. PIRE:HYBRID est associé à l'industrie aux États-Unis et en Europe pour explorer les applications potentielles de nouveaux matériaux hybrides dans le contexte de nouvelles technologies quantiques dépassant l'horizon CMOS.