The Government of Canada has invested nearly $7M into quantum projects at the University of Waterloo through recently announced NSERC Alliance Grants. 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.
As part of the National Quantum Strategy, the NSERC Quantum Alliance grant strategically allocates funding to strengthen and support quantum research in Canada through partnerships between universities and an external partner organization.
At the Institute for Quantum Computing (IQC), three faculty members, one affiliate faculty member, and one associate faculty member will be leading funded projects through NSERC Alliance Quantum grants.
Dr. Jonathan Baugh, a faculty member at IQC and a professor in the Department of Chemistry, has been awarded $1,481,200 to lead the project Next-generation photonic source to enable quantum remote sensing and communications. This project will use cutting-edge semiconductor device engineering to develop novel, on-demand sources of single photons that have unique capabilities, such as tunability between one- and two-photon emission, and can be scaled to on-chip arrays.
“We are thrilled to work with our partners in government, industry and academia to develop next-generation, solid-state photonic sources with applications in quantum metrology and sensing,” says Baugh.
This project also includes Baugh’s co-PIs Dr. Michael Reimer, faculty member at IQC and professor in the Department of Electrical and Computer Engineering; Dr. Zbig Wasilewski, a professor in the Department of Electrical and Computer Engineering; and Dr. Francois Sfigakis, a research associate at IQC; as well as partnerships with Defence Research and Development Canada, the National Research Council Canada, and General Dynamics Land Systems - Canada.
Dr. Adrian Lupascu, a faculty member at IQC and professor in Waterloo’s Department of Physics and Astronomy, has been awarded $1,137,724 for the project Development of a scalable superconducting quantum computing platform based on fluxonium qubits. The project aims to establish key hardware research programs for quantum computing systems. It will focus on identifying improvements in device design and materials quality that support increasingly coherent superconducting quantum processors.
"The collaboration with D-Wave Quantum will provide a unique opportunity to explore fundamental aspects of the physics of a new generation of superconducting qubits, which have the potential to enable new quantum computing architectures,” says Lupascu.
Lupascu is partnering with D-Wave Quantum Inc. on this project.
Dr. Michael Reimer, IQC faculty member and professor in the Department of Electrical and Computer Engineering, has been awarded $1,500,000 through NSERC Quantum Alliance plus an additional $500,000 contribution from Defence Research and Development Canada for the project Portable semiconductor nanowire quantum sensors with enhanced efficiency and timing resolution. This project aims to develop a single photon detector and camera with high absorption efficiency and precise timing using semiconductor nanowires that can operate within an optical range known as the Valley of Death, between visible light and short-wave infrared light, where current semiconductor-based detectors do not work very well.
“Any application where you have photon starved applications you can benefit from a single photon detector. This could aid ophthalmologists to detect potentially blinding eye diseases earlier, or help with dose monitoring for cancer treatment,” says Reimer. “It’s an exciting time for these quantum technologies, and now we’re seeing the applications in quantum sensing.”
Reimer is partnering with Defence Research and Development Canada, as well as Dr. Zbig Wasilewski and Dr. Peter Levine, both from Waterloo’s Department of Electrical and Computer Engineering.
In addition to the three projects led by IQC faculty members, the NSERC Quantum Alliance grant has also awarded Dr. Jan Kycia, an IQC Associate, $1,113,491 for the project Low temperature material characterization of superconducting devices for Quantum computing, in collaboration with D-Wave Quantum Inc. The project Towards large-scale spin qubit quantum computers: simulation, modeling and experiment, led by Dr. Lan Wei, an IQC Affiliate member and including Baugh as a co-PI, has been awarded $1,690,122, for a partnership with NanoAcademic Technologies Inc.
Congratulations to all our IQC members who have successfully received funding through NSERC’s Quantum Alliance grants. These research projects will develop and advance quantum information and science in Canada over the next several years.
Des subventions Alliance 2024 du CRSNG pour cinq projets en quantique de l’Université de Waterloo
Avec les récentes annonces de subventions Alliance, le gouvernement du Canada investira près de 7 millions de dollars dans des projets en quantique de l’Université de Waterloo. Ces subventions, distribuées par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), encouragent les chercheurs universitaires à collaborer avec des partenaires des secteurs privé, public et à but non lucratif.
S’inscrivant dans 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.
Les subventions annoncées par le CRSNG financeront les projets de trois membres du corps professoral, d’un membre affilié et d’une membre associée de l’Institut d’informatique quantique (IQC).
Jonathan Baugh, Ph. D., membre du corps professoral de l’IQC et professeur au Département de chimie de Waterloo, recevra 1 481 200 $ pour diriger la recherche de sources photoniques de prochaine génération pour la détection et les communications quantiques à distance. Le projet utilisera des appareils semiconducteurs de pointe pour créer sur demande de nouvelles sources de photons simples ayant des propriétés uniques – par exemple, la capacité de se moduler entre une émission monophotonique ou biphotonique – qui peuvent être déployées à l’échelle d’un tableau sur puce.
« Nous avons hâte de travailler avec nos partenaires gouvernementaux, privés et universitaires sur la prochaine génération de sources photoniques à l’état solide qui pourront être utilisées dans la métrologie et la détection quantiques », déclare Jonathan Baugh.
Il collaborera avec trois autres chercheurs principaux : Michael Reimer, Ph. D., membre du corps professoral de l’IQC et professeur au Département de génie électrique et informatique; Zbig Wasilewski, Ph. D., aussi professeur au Département de génie électrique et informatique; et François Sfigakis, Ph. D., associé en recherche à l’IQC. Le projet se fera en partenariat avec Recherche et développement pour la défense Canada, le Conseil national de recherches du Canada et General Dynamics Land Systems – Canada.
Adrian Lupascu, Ph. D., membre du corps professoral de l’IQC et professeur au Département de physique et d’astronomie de Waterloo, recevra 1 137 724 $ pour un projet de développement d’une plateforme d’informatique quantique supraconductrice adaptable à partir de qubits de fluxonium. Il tâchera d’établir des programmes de recherche pour le développement de matériel informatique quantique et axera son travail sur le repérage des possibilités d’amélioration dans la conception des appareils et la qualité des matériaux pour en arriver à des processeurs quantiques supraconducteurs de plus en plus cohérents.
« Cette collaboration avec D-Wave Quantum est une occasion sans pareil d’explorer les fondements de la physique dans une nouvelle génération de qubits supraconducteurs afin de créer de toutes nouvelles architectures d’informatiques quantiques », se réjouit Adrian Lupascu.
Le chercheur collaborera avec D-Wave Quantum Inc.
Michael Reimer, Ph. D., membre du corps professoral de l’IQC et professeur au Département de génie électrique et informatique, recevra 1 500 000 $ de subventions en quantique du programme Alliance du CRSNG, plus une contribution de 500 000 $ de Recherche et développement pour la défense Canada pour son projet de détecteurs quantiques portatifs à nanofils semiconducteurs à l’efficacité et à la résolution temporelle accrues. Ce projet utilisera des nanofils semiconducteurs fonctionnels dans la « vallée de la Mort » – c’est-à-dire la portée optique, située entre la lumière visible et la lumière infrarouge de faible longueur d’onde, où les détecteurs à semiconducteurs actuels font défaut – pour mettre au point un détecteur et caméra à photon simple à haute efficacité d’absorption et à haute précision temporelle.
« Un détecteur à photon unique serait utile dans toutes les applications où les photons se font peu nombreux. Il pourrait s’agir d’un appareil d’ophtalmologie pour détecter plus rapidement les maladies qui causent la cécité, ou encore de dispositifs de suivi du dosage pour les traitements contre le cancer, explique Michael Reimer. C’est la belle époque pour ces technologies quantiques, et on commence à voir des applications dans la détection quantique. »
Michael Reimer collaborera avec Recherche et développement pour la défense Canada ainsi qu’avec Zbig Wasilewski, Ph. D., et Peter Levine, Ph. D., tous deux professeurs au Département de génie électrique et informatique de Waterloo.
Outre ces trois projets dirigés par des membres du corps professoral de l’IQC, il y a aussi Jan Kycia, Ph. D., associé de l’IQC, qui se voit remettre 1 113 491 $ grâce aux subventions en quantique du programme Alliance du CRSNG pour son projet de caractérisation matérielle des appareils supraconducteurs à basse température en informatique quantique, en collaboration avec D-Wave Quantum Inc. Enfin, Lan Wei, Ph. D., affiliée à l’IQC, recevra 1 690 122 $ pour un projet qu’elle mène en partenariat avec NanoAcademic Technologies Inc. et pour lequel Jonathan Baugh sera cochercheur principal. Le projet portera sur la simulation, la modélisation et l’expérimentation dans le développement d’ordinateurs quantiques à grande échelle à base de qubits de spin.
Félicitations à tous les membres de l’IQC retenus pour ces subventions en quantique du CRSNG. Leurs travaux contribueront à l’avancée de l’informatique et de la science quantiques au Canada dans les années à venir.