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Excellence scientifique : le CEA lauréat de trois nouveaux projets ERC Synergy


​Trois projets ERC Synergy, qui financent deux à quatre chercheurs de plusieurs laboratoires pendant six ans, seront codirigés par le CEA a annoncé le Conseil Européen de la Recherche le 23 octobre 2018. Ce programme extrêmement sélectif est dédié à la recherche exploratoire et reconnait cette année l’excellence scientifique du CEA quant à la compréhension fine et à l’utilisation technologique des lois de la physique, de la physique quantique à l’astrophysique.

Publié le 23 octobre 2018
L’European Research Council (ERC) vient d’annoncer la liste des 27 projets retenus sur les 299 déposés à l’appel ERC Synergy 2018. Parmi ceux-ci, les laboratoires du CEA comptent 3 lauréats. Dans le but d’assurer la compétitivité de l’Europe sur le long terme, la mission de l’ERC est de soutenir la recherche exploratoire d’excellence de rang mondial, par des appels à projet très compétitifs. Dotée d’un budget de 250 millions d’euros, la catégorie « Synergy » soutient deux à quatre chercheurs, et leurs équipes, provenant de différents laboratoires pour mener conjointement un projet de recherche ambitieux sur une durée de six ans. Avec 35 millions d’euros de subventions européennes accordés à ces trois projets, c’est une reconnaissance forte de l’expertise du CEA et de ses partenaires au sein de l’espace européen de la recherche.

Du monde quantique aux étoiles, trois nouveaux projets…

  • ReNewQuantum (pour Recursive and Exact New Quantum) 1
Alors que la physique quantique est omniprésente dans la plupart des sciences et technologies récentes, la théorie quantique a besoin d'outils mathématiques. Ceux-ci sont, à l’heure actuelle incomplets en particulier pour les systèmes quantiques complexes ainsi que pour les méthodes d'approximation. C’est pourquoi le projet ReNewQuantum vise à développer une méthode mathématique d’approximation semi-classique2 des théories quantiques, qui pourrait bénéficier à l’ensemble de la communauté scientifique, qu’elle travaille sur les systèmes chaotiques, sur les théories des champs quantiques ou encore sur la théorie des cordes. A partir de succès concrets déjà obtenus sur certains systèmes quantiques, ReNewQuantum propose d’utiliser la géométrie moderne pour réinterpréter les théories quantiques, et en particulier réinterpréter les corrections semi-classiques en tant qu'objets géométriques. Le projet vise une bonne compréhension de l'ensemble complet de toutes les corrections, permettant un calcul informatique efficace. L’objectif est donc de généraliser ces méthodes géométriques en tant que cadre mathématique applicable à presque toutes les théories quantiques.
Analyse, au tableau, des résultats expérimentaux obtenus sur le premier bit quantique d'Andreev. © P.Stroppa/CEA

  • QuCube (pour 3D integration technology for silicon spin qubits) 3
Appliquée au domaine du calcul, la physique quantique permettrait de révolutionner le calcul haute performance, permettant théoriquement de résoudre des problèmes que les supercalculateurs classiques ne savent pas résoudre. Toutes les industries majeures (transport, finances, énergie, chimie, pharmaceutique, etc.) pourraient bénéficier du calcul quantique. En pratique, la recherche a réalisé des premières preuves de concept de quantum bits, l’analogue quantique du bit élémentaire de calcul élémentaire mais il n’est pas encore certain que ces premières démonstrations puissent être réalisées à grande échelle. 
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Dans ce contexte, le projet QuCube vise la réalisation d’un processeur quantique à base de silicium, le matériau de base déjà utilisé dans l’électronique dite classique. Le processeur rassemblera au moins une centaine de bits quantiques (qubit) physiques, à l’heure actuelle une première en termes de nombres de qubits. La réussite du projet implique des percées technologiques, y compris sur les architectures mises en œuvre, et des progrès importants sur les questions fondamentales associées par exemple au contrôle de la variabilité des bits quantiques ou encore à la mise en œuvre des processus de correction d’erreurs quantiques, et enfin une maitrise poussée des électroniques classiques de contrôle, par exemple sur les enjeux liés à la dissipation thermique. 
 1 Avec l’Université d’Aarhus (Danemark), l’IHES (France) et l’Université de Genève (Suisse).
2  C’est-à-dire partant d’un système classique et calculant les corrections quantiques successives.
Avec le CNRS et la participation d’équipes Université Grenoble Alpes.
4  Avec l’Institut Max-Planck (Allemagne), l’Université d’Oslo (Norvège) et l’Université de St Andrews (Royaume-Uni).
 5 Un ordinateur dit exascale a la capacité d’effectuer un milliard de milliards de calculs chaque seconde. Le CEA participe activement aux travaux qui permettront l’arrivée de cette nouvelle génération de supercalculateurs.
Auxquels s’ajoutent ces trois nouveaux projets Synergy.

  • Whole Sun (pour The Whole Sun Project: Untangling the complex physical mechanisms behind our eruptive magnetic star and its twins) 4
Notre Soleil est une étoile magnétique active qui, en raison de son comportement variable et éruptif, a un impact direct sur notre société technologique. Mais malgré plusieurs décennies de recherche, de nombreuses questions restent sans réponses. Alors que ces recherches en physique solaire ont été jusque-là axées, et séparées, soit sur la structure et la dynamique de l’intérieur solaire, soit sur la surface et l’atmosphère solaire, le projet Whole Sun vise à comprendre le Soleil dans son ensemble en consolidant les études de ces deux grandes régions solaires. L’étude détaillée du couplage (thermo) dynamique et magnétique entre l’intérieur solaire profond, la surface solaire et l’atmosphère hautement stratifiée est absolument essentielle si l’on veut s’attaquer aux problèmes fondamentaux de la physique solaire (tels que l’origine des taches solaires et d’un cycle de 11 ans, la présence d’une atmosphère chaude, etc.). Conjointement au développement d’ordinateurs dits ‘exascales’5, Whole Sun livrera le code solaire multi-résolutions le plus avancé, permettant de traiter conjointement tant les aspects globaux et locaux que macrophysiques et microphysiques de la dynamique solaire. Enfin, l’extension de cette approche intégrée portée par Whole Sun aux étoiles analogues solaires, mais possédant des vitesses de rotation et composition chimique différentes, apportera également une compréhension plus profonde du magnétisme et de l’activité stellaires. 
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A gauche : simulation de la génération de champs magnétiques intenses à l’intérieur du Soleil par effet dynamo. A droite : simulation de l'émergence dans l’atmosphère solaire des champs magnétiques internes. © CEA / Université d’Oslo

…qui rejoignent de nombreux ERC au CEA
Depuis son lancement en 2007, le programme ERC est devenu un label pour tous les chercheurs souhaitant acquérir leur indépendance et un véritable statut de leader dans leur discipline. Les laboratoires du CEA ou des unités mixtes impliquant le CEA ont accueilli au total 886 projets ERC, dont 39 sont encore en cours.
La diversité thématique des projets ERC du CEA, qui touchent principalement des approches de recherche fondamentale mais qui s’intéressent également à la maturation technologique, révèle la richesse des profils scientifiques du CEA. Les ERC visent à faire progresser la connaissance mais aussi à transformer les découvertes scientifiques en produits et services innovants créateurs de valeur économique répondant aux besoins de la société. Ainsi, 11 projets ERC au CEA ont bénéficié d’un financement complémentaire « ERC-Proof of concept » destiné à valoriser des résultats du projet initial à fort potentiel d’innovation. Enfin, au niveau français, le CEA figure parmi les trois premiers organismes accueillant le plus de lauréats ERC.

A propos de l’ERC

La mission de l’European Research Council (ERC) est de soutenir la recherche exploratoire au meilleur niveau en Europe, par des appels à projet très compétitifs. Avec plus de 1,85 milliards d’euros disponibles en 2018, et d’ores et déjà plus de deux milliards prévus pour 2019, l’ERC offre aux chercheurs un soutien très fort à leurs projets ambitieux. L’approche de l’ERC, de type « bottom-up », favorise l’initiative des chercheurs de tous domaines scientifiques. La qualité et l’originalité de l’idée prime par rapport au domaine thématique. L’objectif est de susciter des découvertes scientifiques et technologiques inattendues, qui créeront de nouveaux marchés, des emplois et des innovations utiles à la société. Les projets sont sélectionnés à l’issue d’une évaluation scientifique réalisée par les meilleurs experts de rang européen et mondial. Les financements allant de 1,5 M€ jusqu’à 10 M€ pour une durée de 5 à 6 ans, sont attribués individuellement aux chercheurs qui portent les projets.

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