The Institute for Quantum Computing (IQC) is pleased to announce this year’s recipients of the Institute for Quantum Computing's Achievement Award. This award is given to University of Waterloo graduate students who studied quantum information and have achieved excellence in research. This year's recipients feature three PhD students; Bowen Yang; Shayan Majidy; and Xi Dai.
Award winner Xi Dai sat down with us to discuss his PhD research with superconducting circuits, the challenges he overcame, and his plans for the future following graduation.
- Congratulations on your Achievement Award Xi. Could you explain what interested you in quantum information and how you ended up studying quantum information science at IQC?
What I like about quantum information science, in particular my field of research, superconducting quantum devices, is its multi-disciplinary nature. This means that there are always new things to learn about, whether it be how to solder, how to communicate with a piece of electronics, or how to quantize the field in a transmission line. It’s just amazing to see that when you put so many different areas of physics together, there is so much you can do with the quantum device.
- What are you researching for your PhD and what is the significance of this research?
My research is about a particular approach to quantum computing, called quantum annealing, which is an algorithm that will allow us to obtain better solutions to hard optimization problems, such as traffic routing and financial portfolio management. There are different hardware platforms that can be used to realize quantum annealing, and our choice is superconducting circuits. My work is mainly about the low-level control and understanding of the hardware, such as developing strategies to characterize and mitigate crosstalk and test how different forms of noise affect the performance of the quantum annealer.
- What challenges did you face during your PhD?
I went through a difficult period while collecting data for my first paper. My research group and I had all the ideas and methods worked out, all that was left was to write a program that collects all the data in one go, which typically takes a week. However, every time the data collection was complete, I’d find some mistake in my code that makes one whole week worth of data useless. This seemed to happen again and again because there were too many idiosyncrasies in the logic of the code, but I was too afraid to refactor the code. In the end, the data was collected successfully, and was well-recognized after it was published. I was glad that my colleagues were so supportive of me during the time, even though the mistakes I made had caused weeks of delays for the entire team.
- What does winning the IQC Achievement Award mean to you?
A: It is a great honor. I am very grateful for the opportunities that IQC and, in particular, my supervisor Professor Adrian Lupascu, provide me with. Without the support of the team and the collaborators, I wouldn’t have been able to grow so much in these four years.
- What’s next for you in quantum information science?
I am planning to graduate next year and I want to continue doing research about superconducting quantum systems whether that be about building large-scale systems towards fault-tolerant quantum computing, or using a smaller system to explore exotic quantum phenomena.
- Do you have any advice for someone who is thinking about applying to a quantum information program or is interested in learning more about quantum sciences?
Quantum information is still a young field. There is still plenty of room in theory, and experiments, especially in between theory and experiments. IQC is a great place to be for quantum information because of its inter-disciplinary nature, and continuous support
Xi Dai, récipiendaire d’un prix d’excellence de l’IQC, parle de ses recherches sur les circuits supraconducteurs
L’Institut d’informatique quantique (IQC) a le plaisir d’annoncer les récipiendaires de ses prix d’excellence 2022. Ces prix sont remis à des personnes qui font des études supérieures en informatique quantique à l’Université de Waterloo et qui se distinguent par leur excellence en recherche. Les récipiendaires de cette année sont 3 doctorants : Bowen Yang, Shayan Majidy et Xi Dai.
Xi Dai, l’un des lauréats, nous a parlé de ses recherches de doctorat sur les circuits supraconducteurs, des difficultés qu’il a surmontées et de ses plans pour l’avenir après l’obtention de son diplôme.
- Félicitations Xi pour l’obtention de ce prix d’excellence. Qu’est-ce qui vous intéressait dans le domaine de l’information quantique, et comment en êtes-vous venu à étudier l’informatique quantique à l’IQC?
Ce que j’aime en informatique quantique, et en particulier dans mon domaine de recherche — les dispositifs quantiques supraconducteurs —, c’est qu’il s’agit d’un domaine pluridisciplinaire. Cela signifie qu’il y a toujours quelque chose de nouveau à apprendre, que ce soit la soudure, la communication avec un dispositif électronique ou la quantification du champ dans une ligne de transmission. C’est étonnant de voir qu’en réunissant un aussi grand nombre de sous-domaines différents de la physique, on puisse faire tant de choses avec un dispositif quantique.
- Sur quoi portent vos recherches de doctorat et quelle est l’importance de ces recherches?
Mes recherches portent sur une méthode particulière de calcul quantique, appelée recuit quantique. C’est un algorithme qui permet d’obtenir de meilleures solutions à des problèmes ardus d’optimisation tels que l’acheminement du trafic et la gestion d’un portefeuille financier. Le recuit quantique peut s’effectuer à l’aide de divers environnements matériels, et nous avons choisi les circuits supraconducteurs. Mes travaux portent principalement sur le contrôle et la connaissance du matériel au niveau fondamental. Ils consistent par exemple à élaborer des stratégies de caractérisation et d’atténuation de la diaphonie et à tester comment différentes formes de bruit affectent le rendement du recuiseur quantique.
- À quelles difficultés avez-vous fait face pendant vos études de doctorat?
J’ai traversé une période difficile pendant l’étape de collecte de données pour mon premier article. Mon équipe et moi avions défini toutes les idées et les méthodes de collecte des données. Pour recueillir d’un coup toutes les données, ce qui prend généralement une semaine, il ne restait plus qu’à écrire un programme. Par contre, chaque fois que les données étaient recueillies, je trouvais dans mon programme une erreur qui rendait inutile le travail de toute une semaine. Cela s’est répété plusieurs fois, parce que la logique du programme comportait beaucoup de particularités, et que chaque fois j’avais peur de réécrire tout le code. Nous avons fini par recueillir avec succès les données, qui ont été bien reçues après leur publication. J’étais heureux du soutien que mes collègues m’avaient apporté pendant tout ce temps, même si mes erreurs avaient retardé toute l’équipe pendant des semaines.
- Que signifie pour vous le fait d’avoir reçu un prix d’excellence de l’IQC?
C’est un grand honneur. Je suis très reconnaissant pour les possibilités que m’a offertes l’IQC, et en particulier le professeur Adrian Lupascu, mon directeur de recherche. Sans le soutien de l’équipe et de ses collaborateurs, je n’aurais pas pu progresser autant au cours de ces 4 années.
- Qu’est-ce qui vous attend maintenant en informatique quantique?
Je prévois obtenir mon diplôme l’an prochain, puis j’aimerais continuer de faire des recherches sur les systèmes quantiques supraconducteurs, qu’il s’agisse de construire des systèmes de grande taille en vue de calculs insensibles aux défaillances, ou d’utiliser un système plus petit pour étudier des phénomènes quantiques étranges.
- Avez-vous un conseil à donner à ceux qui envisagent de poser leur candidature à un programme d’informatique quantique ou qui veulent en apprendre davantage sur les sciences quantiques?
L’informatique quantique est encore jeune. Il reste beaucoup de place pour des travaux théoriques et expérimentaux, notamment à la jonction de ces 2 volets de la recherche. L’IQC est un endroit fantastique pour travailler dans ce domaine, grâce à son caractère interdisciplinaire et au soutien constant qu’il apporte.