Dix projets récompensés

L'un des axes de recherche de Paolo Crivelli est la physique d'atomes exotiques entièrement constitués d'antimatière comme l'antihydrogène ou de positronium (électron-positron) et de muonium (électron-anti-myon). Ces systèmes permettent de tester le modèle standard de la physique des particules en complément d'expériences à haute énergie. Une comparaison précise des systèmes matière-antimatière pourrait expliquer l'asymétrie observée dans notre univers. L'objectif du projet ERC de Crivelli est d'explorer la nature des muons et des muoniums avec une précision inégalée. Cela pourrait fournir la clé pour répondre à des questions fondamentales, telles que la raison pour laquelle la matière domine l'univers. L'expérience sera menée sur la source continue de muons la plus puissante au monde, à l'Institut Paul Scherrer.

Depuis longtemps, la mesure des courants électriques permet de déterminer si des charges se déplacent dans un matériau conducteur. Mais cela ne permet pas d'obtenir des informations spatiales sur le transport de charges. Le physicien Christian Degen souhaite développer une nouvelle technique permettant d'observer et de représenter ce transport de charges à l'échelle nanométrique. Cela se fera par le biais d'un perfectionnement de la magnétométrie à diamant qu'il a développée. Cette nouvelle technique de microscopie pourrait trouver des applications dans la physique des solides, la science des matériaux et l'électrotechnique, par exemple pour l'étude de nouveaux matériaux bidimensionnels.

Accueil Jonathan étudiera dans son projet ERC une nouvelle méthode permettant de mettre à l'échelle les ordinateurs quantiques et les simulateurs de pièges à ions. La nouvelle méthode consiste à aligner des atomes chargés qui sont retenus dans des pièges dits de Penning. Les pièges de Penning combinent des champs électrostatiques et un champ magnétique homogène pour piéger les atomes chargés. Cette nouvelle approche constitue une alternative aux méthodes actuelles utilisées dans les expériences de pointe en informatique quantique, dans lesquelles les ions sont capturés et stockés à l'aide d'un rayonnement haute fréquence. La nouvelle méthode devrait permettre de créer plus facilement des systèmes quantiques bidimensionnels et évolutifs, ce qui permettra d'atteindre des densités d'ions plus élevées et de réaliser différentes géométries de réseau pour les simulations quantiques.

Dans le cadre de la digitalisation, les personnes en formation soutiennent de plus en plus les décisions. Le professeur d'informatique étudie de tels systèmes d'apprentissage. Andreas Krause. Dans son projet ERC, il entend développer de nouvelles méthodes de "reinforcement learning" d'une fiabilité inégalée. L'approche associe des résultats modernes de l'apprentissage automatique à des techniques d'optimisation robuste et à des algorithmes efficaces. Une modélisation minutieuse de l'incertitude permet d'agir avec prudence tout en prenant de meilleures décisions au fur et à mesure que les données augmentent. Les méthodes d'apprentissage ont de multiples applications potentielles, de la robotique aux applications médicales, industrielles et scientifiques.

Le chimiste Maksym Kovalenkoétudie les halogénures métalliques qui peuvent être rendus lumineux par un courant électrique ou une excitation optique. Dans son projet ERC, il utilise des approches de génie chimique pour modifier les propriétés optiques de ces matériaux. L'objectif est de développer des sources de lumière non toxiques pour une large gamme d'applications, notamment sous forme de nanocristaux, de films minces et de matériaux composites. Ceux-ci pourraient être utilisés dans les écrans, les cellules solaires, les détecteurs d'images et les appareils de mesure de la radioactivité, ou encore dans les futures technologies de communication quantique.

Christoph Müllerdéveloppe de nouveaux catalyseurs et matériaux pour le CO₂-Il s'agit d'un projet de séparation. Avec sa subvention ERC, il veut améliorer la capacité des oxydes de métaux alcalino-terreux à capter le CO₂ avec un taux et une capacité élevés et de les régénérer sur de nombreux cycles. Le groupe de Müller produira à cet effet des systèmes modèles et caractérisera en détail leur structure et leur chimie de surface. Les connaissances acquises doivent permettre de développer des systèmes améliorés de stockage du CO₂-dans le but de réduire le coût de la capture du CO₂-2, et de réduire les coûts de la capture de carbone.

Nicolas Noiray fait de la recherche dans les domaines de la mécanique des fluides pour des applications dans la production d'énergie et l'aéronautique. Dans le cadre de son projet ERC, il souhaite développer de nouvelles technologies de régulation passives et actives afin d'éviter les instabilités thermoacoustiques néfastes dans les futures chambres de combustion des turbines à gaz. Cela doit se faire d'une part par le développement de métamatériaux disposant d'une atténuation acoustique à large bande dans les conditions de fonctionnement exigeantes. D'autre part, l'utilisation du plasma doit permettre d'améliorer l'auto-allumage. Ces grandes centrales à turbine à gaz produisent plusieurs centaines de mégawatts de puissance électrique. L'architecture spéciale de la chambre de combustion permet de brûler de l'hydrogène issu des technologies power-to-gas, qui pourraient être utilisées dans les futurs réseaux énergétiques durables.

David Steurer est professeur d'informatique théorique. Dans ses recherches, il s'intéresse aux algorithmes pour les problèmes complexes d'optimisation et d'estimation, tels qu'ils apparaissent par exemple dans l'apprentissage automatique. Pour beaucoup de ces problèmes, on ne sait pas aujourd'hui comment les résoudre efficacement, c'est-à-dire de manière à ce que le temps nécessaire soit proportionnel à la taille du problème. Dans son projet ERC, il souhaite développer une méthode algorithmique qui garantisse une solution efficace chaque fois que cela est possible, et dont l'efficacité est donc optimale. Le résultat souhaité est une théorie unifiée qui peut indiquer pour le plus grand nombre possible de problèmes d'optimisation et d'estimation s'ils peuvent être résolus efficacement ou non.

Mehmet Fatih Yanik s'intéresse au cerveau et à la manière dont les interfaces cerveau-ordinateur aident à traiter les troubles psychiatriques et neurologiques. Dans son projet ERC, il veut mieux comprendre les schémas d'activité cérébrale et les corriger grâce à des interfaces cerveau-ordinateur peu invasives et à l'administration précise de substances actives. La plupart des maladies cérébrales, telles que la schizophrénie, l'épilepsie, la dépression ou l'anxiété chronique, ne peuvent être traitées aujourd'hui que de manière insuffisante. Yanik et son équipe veulent maintenant développer les technologies permettant de mesurer et de manipuler avec précision le fonctionnement complexe du cerveau et espèrent ainsi créer de meilleures approches thérapeutiques pour les maladies cérébrales.

Pour de nombreux problèmes de décision, on ne dispose que d'informations incomplètes, et de nouvelles informations et estimations sur l'avenir viennent s'ajouter en permanence - on parle d'optimisations en ligne. Les décisions des exploitants de centrales hydroélectriques concernant le moment où il est économiquement intéressant pour eux de produire de l'électricité en sont un exemple. Face à des problèmes aussi complexes, il est souvent impossible de trouver la meilleure solution dans un délai raisonnable. C'est pourquoi le mathématicien développe Rico Zenklusen dans son projet ERC, des méthodes automatisées avec des algorithmes inédits. Les résultats doivent répondre à des questions fondamentales d'optimisation pertinentes pour les mathématiques appliquées et l'informatique théorique. Il étudie en outre des problèmes pour lesquels seules des solutions en nombres entiers entrent en ligne de compte, comme le nombre de pièces dans la production.