Subventions et contributions gouvernementales

Le secteur des transports en commun terrestres a subi un abrupt déclin en matière de trafic à la suite de la pandémie de COVID-19. Les Canadiens et Canadiennes se sentent moins en sécurité dans les lieux de transport en commun compte tenu des incertitudes concernant les risques d'être contaminé par la COVID-19 et d'autres virus dans de tels environnements. Le CNRC et TC désirent mettre au défi les industriels canadiens afin qu'ils apportent des solutions qui pourront être mises en œuvre dans les autobus et les trains fédéraux, provinciaux et municipaux pour protéger les usagers en atténuant les risques de contamination par des virus capables de se propager par voies aériennes, ce qui contribuera à restaurer la confiance du public à l'égard des transports en commun.

Le projet verra l’élaboration de nouvelles technologies (expérimentales et computationnelles) en imagerie quantique avec lesquelles on pourra étudier les aspects fondamentaux de la dynamique du transfert cohérent des électrons dans les molécules. On recourra à la photonique ultrarapide à rayons X, une technologie laser ultrarapide révolutionnaire, et à la dynamique quantique computationnelle pour observer directement et caractériser la dynamique quantique des électrons. Le Canada est un chef de file mondial dans le domaine de la photonique ultrarapide à rayons X et la Fondation canadienne pour l’innovation a investi près de 25 millions de dollars dans une infrastructure scientifique à rayons X ultrarapides à l’INRS Varennes et à l’Université d’Ottawa, où se trouve le système laser ultrarapide le plus puissant du pays. Il faut absolument comprendre la dynamique des électrons cohérents que véhicule la lumière si l’on veut maîtriser les nouveaux principes de conception raisonnée qui s’appuie sur la cohérence quantique développer pendant le projet et qui déboucheront sur les collecteurs de lumière de la prochaine génération. Ces principes nous indiqueront de nouvelles pistes, découlant de la physique quantique, en vue d’accroître l’efficacité avec laquelle certains processus recueillent la lumière, y compris la conversion de l’énergie solaire, une technologie verte d’une importance capitale.

L’innovation dans le secteur de la nanophotonique résulte habituellement d’avancées importantes réalisées en nanofabrication. Les dispositifs nanophotoniques bénéficiant d’un espace de conception pratiquement illimité, la capacité de simuler l’interaction de la lumière avec des nanostructures complexes est également un aspect crucial de la recherche. La conception avancée en nanophotonique s’appuie habituellement sur des simulations 3D coûteuses en calculs. Le présent projet vise à exploiter l’utilisation de l’IA pour faciliter la conception des composants photoniques, aussi bien pour des dispositifs « classiques » dont les performances doivent être améliorées ou qui doivent être miniaturisés que pour la conception de nouveaux dispositifs tels que des réseaux optiques à commande de phase construits autour de coupleurs à réseaux. L’intelligence artificielle sera utilisée pour développer des modèles capables de simuler efficacement et précisément le comportement de réseaux de dimensions inférieures aux longueurs d’onde utilisées. Cette approche permettra de réduire l’échelle des simulations d’un facteur de plusieurs centaines et permettra de concevoir plus efficacement des composants nanophotoniques avancés nécessitant des métamatériaux.

Cette collaboration avec l’UCSC a pour but de mettre au point de nouvelles technologies en vue de la mise à niveau CAL2.0 de l’imageur de planètes des observatoires Gemini. Plus précisément, l’UCSC (1) créera les simulations qui renseigneront l’équipe du projet CAL2.0 sur la conception du matériel, (2) concevra des masques coronographiques spéciaux et les remettra au Centre de recherche Herzberg en astronomie et en astrophysique pour qu’ils soient déployés dans la version CAL2.0 de l’imageur et (3) mettra au point le logiciel d’optique adaptative en temps réel. L’objectif général du projet CAL2.0 est d’accroître la sensibilité de l’imageur afin qu’il détecte directement des exoplanètes d’une luminosité encore plus faible que celles découvertes jusqu’à présent.

Ce projet est un programme de recherche complet qui vise à acquérir des connaissances précises sur la performance hydrologique, la durabilité et la résilience de plusieurs combinaisons d’habitats et de structures écologiques dans des conditions climatiques canadiennes difficiles. Ce programme de recherche comprendra un vaste programme expérimental et de modélisation numérique et s’inscrit directement dans le thème technologique de la résilience côtière du programme Océans du CNRC, qui vise à développer de nouvelles connaissances, de nouveaux outils et de nouvelles solutions pour améliorer les capacités à réduire les risques d’inondation et d’érosion, ainsi qu’accroître la résilience climatique des collectivités riveraines, des industries et des gouvernements au Canada. La recherche permettra de combler les lacunes et les obstacles clés en matière de connaissances. Elle permettra aussi de faire progresser la compréhension, et par conséquent, de favoriser une intégration plus fréquente des habitats écologiques dans la conception de la mise en œuvre des caractéristiques naturelles et fondées sur la nature et des habitats écologiques dans les environnements et les infrastructures côtières du Canada, y compris leur capacité à réduire les risques d’inondation et d’érosion, ce qui est un élément clé du volet sur la résilience côtière.

Le projet contribuera au développement de capteurs de photons uniques à polarisation résolue sur une large gamme d’énergies photoniques (THz - télécom - visible) en utilisant la photo-excitation de trions dans des circuits quantiques définis par des grilles dans des matériaux quantiques bidimensionnels. Les avantages uniques de ces matériaux comprennent l’accordabilité de la bande interdite, la polarisation de vallée des photons vers les transitions optiques, la cohérence quantique élevée et l’énergie de liaison des trions au-delà de la température ambiante. Le projet soutiendra le développement de capteurs quantiques dans lesquels le transport quantique d’un électron unique de la source au drain à travers un point quantique (QD) se déroule à une valeur précise de tension de grille arrière. Lorsqu’un photon unique est absorbé dans un QD, un exciton est créé. Un électron interagit de manière cohérente avec l’exciton pour former un trion, ce qui modifie la tension de grille requise et éteint le transport. Ainsi, la présence d’un exciton unique absorbé par un photon unique peut être détectée électriquement au niveau d’un électron unique. L’équipe explorera également des méthodes pour améliorer l’interaction photon-électron, comme le couplage à une cavité optique. Le projet fera progresser les technologies de pointe pour la détection de photons uniques par le développement de capteurs quantiques à base de matériaux bidimensionnels.

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