Dieci progetti premiati

Una delle principali aree di ricerca di Paolo Crivelli è la fisica degli atomi esotici che consistono interamente di antimateria, come l'anti-idrogeno o il positronio (elettrone-positrone) e il muonio (elettrone-anti-muone). Questi sistemi permettono di testare il modello standard della fisica delle particelle in aggiunta agli esperimenti ad alta energia. Un confronto preciso tra i sistemi materia-antimateria potrebbe spiegare l'asimmetria osservata nel nostro universo. L'obiettivo del progetto ERC di Crivelli è indagare la natura dei muoni e del muonio con una precisione senza precedenti. Questo potrebbe fornire la chiave per rispondere a domande fondamentali come il perché la materia domina l'universo. L'esperimento sarà condotto nella sorgente continua di muoni più potente al mondo, presso l'Istituto Paul Scherrer.

Da tempo è possibile determinare se le cariche si muovono in un materiale conduttore, misurando le correnti elettriche. Tuttavia, questo non fornisce alcuna informazione spaziale sul trasporto delle cariche. La fisica Christian Degen vuole sviluppare una nuova tecnica con la quale questo trasporto di carica possa essere osservato e mappato su scala nanometrica. Chi siamo intende sviluppare ulteriormente la magnetometria a diamante da lui sviluppata. La nuova tecnica di microscopia potrebbe essere utilizzata nella fisica dello stato solido, nella scienza dei materiali e nell'elettrotecnica, ad esempio per la ricerca di nuovi tipi di materiali bidimensionali.

Jonathan Home Nel suo progetto ERC studierà un nuovo metodo per scalare i computer e i simulatori quantistici a trappola ionica. Nel nuovo metodo, gli atomi carichi sono allineati e trattenuti nelle cosiddette trappole di Penning. Le trappole di Penning combinano campi elettrostatici con un campo magnetico omogeneo per intrappolare gli atomi carichi. Il nuovo approccio rappresenta un'alternativa ai metodi attualmente utilizzati nei principali esperimenti di computer quantistico, in cui gli ioni vengono intrappolati e immagazzinati utilizzando radiazioni ad alta frequenza. Il nuovo metodo dovrebbe facilitare la generazione di sistemi quantistici bidimensionali e scalabili, in modo da poter raggiungere densità ioniche più elevate e realizzare diverse geometrie di reticolo per le simulazioni quantistiche.

Nel corso della digitalizzazione, le persone in formazione sono sempre più di supporto alle decisioni. Il professore di informatica Paolo Crivelli si occupa di ricerca su tali sistemi di formazione. Andreas Krause. Nel suo progetto ERC, mira a sviluppare nuovi metodi di apprendimento per rinforzo con un'affidabilità senza pari. L'approccio combina i moderni risultati dell'apprendimento automatico con tecniche di ottimizzazione robuste e algoritmi efficienti. Un'attenta modellazione dell'incertezza consente di agire con cautela, ma di prendere decisioni migliori con l'aumentare dei dati. I metodi di apprendimento hanno un'ampia gamma di utilizzi potenziali, dalla robotica alle applicazioni mediche, industriali e scientifiche.

Il chimico Maksym Kovalenkosta studiando gli alogenuri metallici che possono essere resi incandescenti utilizzando l'elettricità o l'eccitazione ottica. Nel suo progetto ERC, utilizza approcci di ingegneria chimica per modificare le proprietà ottiche di questi materiali. L'obiettivo è sviluppare fonti di luce non tossiche per un'ampia gamma di applicazioni, tra cui nanocristalli, film sottili e materiali compositi. Questi potrebbero essere utilizzati in schermi, celle solari, rivelatori di immagini e dispositivi di misurazione della radioattività o per le future tecnologie di comunicazione quantistica.

Christoph Müllersviluppa nuovi catalizzatori e materiali per lo studio della CO₂-separazione. Con la sua borsa di studio ERC, vuole migliorare la capacità degli ossidi metallici alcalino-terrosi di catturare la CO₂ ad alta velocità e capacità e di rigenerarli per Chi siamo. Il gruppo di Müller produrrà sistemi modello a questo scopo e ne caratterizzerà in dettaglio la struttura e la chimica di superficie. Le conoscenze acquisite dovrebbero rendere possibile lo sviluppo di sistemi migliori per la cattura della CO₂-con l'obiettivo di ridurre il costo della CO₂-per ridurre il costo della cattura del carbonio.

Nicolas Noiray ricerca nel campo della meccanica dei fluidi per applicazioni nella generazione di energia e nell'aviazione. Nell'ambito del suo progetto ERC, vuole sviluppare nuove tecnologie di controllo passive e attive per evitare instabilità termoacustiche dannose nelle future camere di combustione delle turbine a gas. Da un lato, questo obiettivo deve essere raggiunto sviluppando metamateriali che decidano di smorzare l'acustica a banda larga nelle condizioni operative più difficili. Dall'altro, l'autoaccensione deve essere migliorata con l'uso del plasma. Queste grandi centrali a turbina a gas producono diverse centinaia di megawatt di potenza elettrica. La speciale architettura della camera di combustione consente la combustione dell'idrogeno proveniente da tecnologie power-to-gas, che potrebbe essere utilizzato nelle future reti di energia sostenibile.

David Steurer è professore di informatica teorica. La sua ricerca si concentra sugli algoritmi per problemi complessi di ottimizzazione e stima, come quelli che si presentano nell'apprendimento automatico. Per molti di questi problemi, attualmente non si sa come risolverli in modo efficiente, cioè in modo che il tempo richiesto sia proporzionale alla dimensione del problema. Nel suo progetto ERC, vuole sviluppare un metodo algoritmico che garantisca una soluzione efficiente ogni volta che sia possibile e la cui efficienza sia quindi ottimizzata. Il risultato desiderato è una teoria unificata in grado di indicare per il maggior numero possibile di problemi di ottimizzazione e di stima se possono essere risolti in modo efficiente o meno.

Mehmet Fatih Yanik è interessato al cervello e a come le interfacce cervello-computer possano aiutare a trattare i disturbi psichiatrici e neurologici. Nel suo progetto ERC, vuole comprendere meglio i modelli di attività cerebrale e correggerli con interfacce cervello-computer minimamente invasive e la somministrazione precisa di farmaci. La maggior parte dei disturbi cerebrali, come la schizofrenia, l'epilessia, la depressione o l'ansia cronica, sono attualmente curabili solo in modo inadeguato. Yanik e il suo team vogliono ora sviluppare le tecnologie per misurare e manipolare con precisione il complesso funzionamento del cervello, nella speranza di creare approcci terapeutici migliori per le malattie cerebrali.

In molti problemi decisionali sono disponibili solo informazioni incomplete e vengono costantemente aggiunte nuove informazioni e stime sul futuro: si tratta della cosiddetta ottimizzazione online. Ne sono un esempio le decisioni prese dagli operatori delle centrali idroelettriche su quando sia economicamente conveniente produrre elettricità. Con problemi così complessi, spesso non è possibile trovare la soluzione migliore in un tempo ragionevole. È per questo che la matematica Rico Zenklusen Nel suo progetto ERC utilizzerà metodi automatizzati con algoritmi innovativi. I risultati dovrebbero rispondere a domande fondamentali sull'ottimizzazione, rilevanti per la matematica applicata e l'informatica teorica. Sta anche studiando problemi per i quali sono possibili solo soluzioni intere, come le quantità in produzione.