The Institute for Quantum Computing’s (IQC) Achievement Award is given to a University of Waterloo graduate student who studies quantum information and has achieved excellence in research. The latest winner, Chung-You Shih of the Department of Physics and Astronomy, talked with us about his PhD research, thinking about working in industry, and his advice for students looking to study quantum information.
Congratulations on your Achievement Award Chung-You. How did you end up studying quantum information science at IQC?
I learned that Rajibul Islam [a faculty member at IQC and in the Department of Physics and Astronomy] was starting a lab at IQC just as I was looking for schools to apply to for my graduate studies. I was studying ultracold atom physics, just like he was doing when he was at Harvard. I knew I wanted to be the first student at his new lab, the Laboratory for Quantum Information with Trapped Ions.
What are you researching for your PhD?
My research is about trapped ion quantum computing. I’m working on a new optical addressing system for trapped ions. In a trapped ion quantum computer, the ions are the qubits in the system—they store the fundamental units of quantum information.
They are levitating in a vacuum chamber. We need to use lasers to program them, but the ions are probably less than one hundredth of a hair apart. It is very difficult to precisely target an individual atom with a laser. So, I’m helping to develop a new type of optical addressing system that uses the technology of holograms to control the light so we can address each ion with extreme precision.
This precise control will help us study interesting physics with trapped ions, and may enable applications in quantum error correction, measurement-based phase transitions, and more.
Chung-You Shih cleaning the Laboratory for Quantum Information with Trapped Ions when it was newly finished.
How do you see future trapped ion quantum computers?
I think trapped ions are a very promising computing platform. In the near future, I think quantum processors based on trapped ions will be combined with classical computers in a hybrid system. If you combine the power of both, you’ll be able to do something so much more than either, individually.
What does winning the IQC achievement award mean to you?
It is a great honour, and I am very grateful for the acknowledgement. I have to thank my professor and the team because it was very much a group effort. I feel very lucky that I could come to IQC and do this research here.
What’s next for you in quantum information science?
I still have a year or two left in my PhD because I want to do more research. But after that, I’m interested in moving into industry. There are many start-up companies around trapped ion quantum computing now, and I’m interested in applying what I have learned in my research to real world applications.
Do you have any advice for someone who is thinking about applying to a quantum information program?
Don’t be afraid to apply to a quantum information program even if you’re not a physics major. Doing my research at IQC, I’ve found out that, when you want to build a quantum computer, you need all the cutting-edge science and technology. If you’re from computer science or engineering or math, you can also study quantum information. It’s a very multi-disciplinary area, so don’t be afraid to apply.
That’s also a reason I feel IQC is so unique compared to many institutes. All these disciplines are in one place collaborating in this field.
Interested in learning more about Shih’s research? Watch him and Rajibul Islam describe their research in Quantum Today, and read the full news story about their publication in npj Quantum Information.
Annonce du lauréat 2021 du prix d’excellence de l’IQC
Le prix d’excellence de l’Institut d’informatique quantique est remis à une personne qui fait des études supérieures en informatique quantique à l’Université de Waterloo et qui se distingue par son excellence en recherche. Le dernier lauréat en date, Chung-You Shih, du Département de physique et d’astronomie, nous a parlé de ses recherches de doctorat et de la perspective de travailler dans le secteur privé. Il a offert un conseil à ceux qui envisagent d’étudier en informatique quantique.
Félicitations Chung-You pour l’obtention de ce prix d’excellence. Comment en êtes-vous venu à étudier l’informatique quantique à l’IQC?
Au moment où je me renseignais sur les endroits où poser ma candidature à des études supérieures, j’ai appris que Rajibul Islam [professeur à l’IQC ainsi qu’au Département de physique et d’astronomie] mettait sur pied un laboratoire à l’IQC. J’étudiais la physique des atomes ultrafroids, tout comme lui-même l’avait fait lorsqu’il était à l’Université Harvard. Je voulais être le premier étudiant dans son nouveau laboratoire d’informatique quantique avec des ions piégés.
Sur quoi portent vos recherches de doctorat?
Mes recherches portent sur l’informatique quantique avec des ions piégés. Je travaille sur un nouveau dispositif d’adressage optique pour des systèmes à ions piégés. Dans un ordinateur quantique à ions piégés, les ions sont les qubits du système — ils contiennent les unités fondamentales d’information quantique.
Les ions piégés sont en lévitation dans une chambre à vide. Nous avons besoin de lasers pour les programmer, mais les ions sont probablement distants de moins d’un centième de l’épaisseur d’un cheveu. C’est très difficile de cibler avec précision un atome individuel avec un laser. Je participe donc à la mise au point d’un nouveau dispositif d’adressage qui fait appel à la technologie des hologrammes pour contrôler la lumière, afin que l’on puisse cibler chaque ion avec une extrême précision.
Ce contrôle précis nous aidera à étudier des phénomènes physiques intéressants touchant des ions piégés, et pourrait donner lieu à des applications de correction d’erreurs quantiques, de transitions d’état fondées sur des mesures, etc.
Chung-You Shih en train de nettoyer le laboratoire d’informatique quantique avec des ions piégés, qui vient d’être construit.
Comment voyez-vous les futurs ordinateurs quantiques à ions piégés?
Je crois que les ions piégés constituent un environnement très prometteur. Je pense que dans un avenir rapproché, on réalisera des systèmes hybrides combinant processeurs quantiques à ions piégés et ordinateurs classiques. La puissance combinée des 2 types de système permettra de faire beaucoup plus que chaque technologie prise individuellement.
Que signifie pour vous le fait d’avoir reçu le prix d’excellence de l’IQC?
C’est un grand honneur, et je suis très touché par cette reconnaissance. Je dois remercier mon professeur et toute l’équipe, parce que ce prix résulte en grande partie d’efforts communs. Je me sens très chanceux d’avoir pu venir à l’IQC et y faire ces recherches.
Qu’est-ce qui vous attend maintenant en informatique quantique?
Il me reste encore un an ou deux avant de terminer mon doctorat, parce que je veux faire encore de la recherche. Mais j’aimerais ensuite aller dans le secteur privé. Beaucoup d’entreprises en démarrage travaillent sur l’informatique avec des ions piégés, et j’aimerais utiliser dans de véritables applications ce que j’ai appris en faisant mes recherches.
Avez-vous un conseil à donner à ceux qui envisagent de poser leur candidature à un programme d’informatique quantique?
N’ayez pas peur de poser votre candidature à un programme d’informatique quantique même si vous n’avez pas fait un baccalauréat spécialisé en physique. En faisant mes recherches à l’IQC, j’ai constaté que la construction d’un ordinateur quantique fait appel à la science et la technologie de pointe dans de nombreux domaines. Si vous avez des antécédents en informatique, en génie ou en mathématiques, vous pouvez aussi étudier l’informatique quantique. Ce domaine est fortement pluridisciplinaire. N’ayez donc pas peur de poser votre candidature.
C’est aussi l’une des raisons pour lesquelles je considère que l’IQC se distingue tellement de nombreux autres instituts. Toutes ces disciplines y sont réunies pour un travail en collaboration.
Vous voulez en savoir plus sur les travaux de recherche de Chung-You Shih? Visionnez une vidéo de la série Quantum Today (La physique quantique aujourd’hui) dans laquelle lui et Rajibul Islam décrivent leurs recherches, et lisez un compte rendu plus complet sur l’article qu’ils ont publié dans npj Quantum Information.