Congratulations to Dr. Bradley Hauer and Dr. Christopher Wilson, both faculty members at the Institute for Quantum Computing (IQC) and professors in the Department of Electrical and Computer Engineering at the University of Waterloo, who have been awarded $2.7 M through the NSERC Alliance – Quantum grant for their project Next-generation technology to access new regimes of quantum sensing.
The grants, awarded by the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), encourage university researchers to collaborate with partner organizations from across the private, public or not-for-profit sectors. Building from the National Quantum Strategy, the NSERC Alliance Quantum grant strategically allocates funding to strengthen and support quantum research in Canada through partnerships between universities and an external partner organization.
Hauer and Wilson will collaborate with industrial partners Zero Point Cryogenics and Qubic Technologies to push the boundaries of quantum sensing for their newly funded project.
“This project will produce invaluable intellectual property and contribute to establishing a Canadian foothold in the exciting field of quantum sensing,” says Wilson. “It will also provide us with a collaborative environment to train and inspire the next generation of scientists and engineers for Canada's rapidly growing quantum industry.”
Their project aims to expand the current limits of quantum sensing using superconducting systems that can operate at warmer temperatures than the current leading systems. These current superconducting systems require cooling to a fraction of a degree above absolute zero. As a result, significant cryogenic equipment, such as a dilution refrigerator, is required, thus limiting the environments and situations where these devices can be used for real world applications.
In their new research, Hauer and Wilson are studying devices at higher frequency millimeter waves between 30 and 110 GHz. These higher frequencies allow them to function at higher temperatures, up to 4 Kelvin, which allow for different, more compact, refrigeration systems.
“Unfortunately, there has been little research studying mm-wave superconducting systems, and commercial cryogenic infrastructure above 40 GHz is virtually nonexistent,” says Hauer. “We propose to address this gap by developing mm-wave measurement technology that operates at frequencies as high as 110 GHz and temperatures ranging from 10 mK to 4 K.”
By raising the temperature and frequency for which superconducting quantum sensing may be possible, Hauer and Wilson expand the range of possibilities for a variety of future applications. It also expands the environments in which quantum sensing can be considered, addressing a current gap in research and commercial cryogenic infrastructure.
Hauer and Wilson join five other IQC faculty members, and several IQC associate and affiliate members who have also received the NSERC Alliance Quantum grants since the funding allocations began in 2023. These research projects will contribute to the development and advances in quantum information and science in Canada over the next several years.
Une subvention en quantique du programme Alliance du CRSNG pour Bradley Hauer et Christopher Wilson
Félicitations à Bradley Hauer et à Christopher Wilson, membres du corps professoral de l’Institut d’informatique quantique (IQC) et professeurs au Département de génie électrique et informatique à l’Université de Waterloo, qui ont reçu une subvention en quantique de 2,7 millions de dollars dans le cadre du programme Alliance du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), pour un projet de technologies novatrices visant à accéder à de nouveaux régimes de détection quantique.
Ces subventions, distribuées par le CRSNG, encouragent les chercheurs universitaires à collaborer avec des partenaires des secteurs privé, public et à but non lucratif. Découlant de la Stratégie quantique nationale, les subventions en quantique du programme Alliance viennent habilement renforcer et appuyer la recherche en quantique au Canada en finançant des partenariats entre les universités et des organisations externes.
Dans le cadre de leur projet nouvellement financé, les deux professeurs collaboreront avec les partenaires privés Zero Point Cryogenics et Qubic Technologies pour repousser les limites de la détection quantique.
« Le projet, qui produira de précieux droits de propriété intellectuelle, contribuera à établir les assises du Canada dans le domaine en effervescence de la détection quantique, s’exclame Christopher Wilson. Il créera également un environnement collaboratif où former et inspirer la prochaine génération de scientifiques et d’ingénieurs dans l’industrie quantique en expansion rapide du pays. »
Leur projet vise à franchir les frontières actuelles de la détection quantique grâce à des systèmes supraconducteurs capables de fonctionner à des températures plus élevées que les systèmes de pointe actuels, qu’il faut refroidir à une fraction d’un degré au-dessus du zéro absolu. Cette contrainte oblige l’utilisation d’équipement cryogénique de taille, comme un réfrigérateur à dilution, ce qui limite les environnements et les situations où les systèmes peuvent être utilisés concrètement.
Dans leur nouveau projet, Bradley Hauer et Christopher Wilson étudient des appareils à des fréquences d’ondes millimétriques plus élevées, entre 30 et 110 GHz. Grâce à ces hautes fréquences, ces appareils peuvent fonctionner à des températures allant jusqu’à 4 kelvins (K), ce qui permet l’utilisation de systèmes de réfrigération différents et plus compacts.
« Malheureusement, peu d’études se sont penchées sur les systèmes supraconducteurs à ondes millimétriques, et il n’y a pratiquement aucune infrastructure cryogénique commerciale supérieure à 40 GHz, explique Bradley Hauer. Nous proposons de combler cette lacune en développant une technologie de mesure des ondes millimétriques qui fonctionne à des fréquences aussi élevées que 110 GHz et à des températures de 10 mK à 4 K. »
En augmentant la température et la fréquence auxquelles il est possible d’utiliser la détection quantique par supraconducteurs, les deux chercheurs ouvrent le champ des possibles pour diverses applications d’avenir. Ils multiplient également les environnements où il sera possible d’employer cette option, ce qui comblera une lacune dans la recherche et les infrastructures cryogéniques commerciales.
Bradley Hauer et Christopher Wilson se joignent ainsi à cinq autres membres du corps professoral et à plusieurs membres associés et affiliés de l’IQC qui ont reçu des subventions Alliance du CRSNG depuis le début du programme en 2023. Leurs projets de recherche contribueront à l’avancée de l’information et de la science quantiques au Canada dans les prochaines années.