Descrizione del progetto
Isolatori dello stato Hall di spin quantistico per l’efficienza energetica dell’elettronica
Il crescente utilizzo delle tecnologie digitali e del calcolo quantistico ha portato a un notevole consumo di energia. Per raggiungere gli obiettivi ambientali, gli sforzi si concentrano sull’ottimizzazione dell’efficienza energetica e sulla riduzione di questo consumo crescente. Il progetto Q-EDGE, finanziato dal CER, intende trasformare l’elettronica ad alta efficienza energetica e l’informatica quantistica studiando gli isolanti dello stato Hall di spin quantistico (QSH). Questi materiali teorici potrebbero consentire il trasporto di carica senza perdita di energia a temperatura ambiente. Per affrontare le sfide che ne impediscono l’attuazione, il progetto sfrutterà la scoperta del germanene, studierà i principi del trasporto di carica e di spin negli isolanti QSH, realizzerà la superconduttività topologica e identificherà i meccanismi quantistici che causano deviazioni dal comportamento ideale per risolvere dibattiti chiave nella fisica della materia condensata.
Obiettivo
Q-EDGE aims to transform the landscape of energy-efficient electronics and quantum computing in response to pressing global energy and computational challenges. Central to this endeavor is the exploration of electron correlations and topological transport in Quantum Spin Hall (QSH) insulators. These are two-dimensional materials characterized by a bulk bandgap and topologically protected metallic edge states. Theoretical models hint at the potential of QSH edge states to facilitate charge transport without energy loss at room temperature and introduce unique quantum excitations in the form of Majorana fermions. Despite their potential, knowledge gaps and experimental challenges hinder harnessing their properties. These include material constraints, such as small bandgaps limiting investigations to extremely low temperatures, and technique limitations obstructing precise edge state measurements.
My discovery that germanene, the germanium analog of graphene, is a QSH insulator with a sizable bandgap, combined with my advancements in scanning probe microscopies, equips me to solve these challenges and fulfill my objectives:
(1) To uncover the principles underpinning charge and spin transport in QSH insulators.
(2) To identify the quantum mechanisms causing deviations from ideal, dissipationless transport.
(3) To engineer the QSH edge states to manifest elusive Majorana fermions.
Q-EDGE aspires to set new standards in topological research, promoting germanene as a benchmark material and developing methodologies applicable to diverse quantum systems. This initiative will significantly inform and refine contemporary theories of complex quantum phases of matter. The urgency is high since the exploration of this realm has just begun, its promises have not yet been materialized, and the extent of its potential for new physics remains largely untapped. As we stand on the cusp of quantum innovations, Q-EDGE will turn theoretical potentials into tangible breakthroughs.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsIstituzione ospitante
7522 NB Enschede
Paesi Bassi