Subventions et contributions gouvernementales

Achat, installation et mise en service d’équipement en vue d’accroître la capacité de la fonderie de microsystèmes vivants de l’Université de Toronto à réaliser des activités de recherche- développement portant sur les dispositifs microfluidiques pour la miniaturisation et l’automatisation des thérapies cellulaires et géniques.

Achat, installation et mise en service d’équipement pour la conception, la synthèse et la caractérisation computationnelles de matériaux novateurs et émergents pour des sources d’énergie propre.

Achat, installation et mise en service d’équipement servant au dépôt et à la caractérisation de matériaux de prochaine génération pour les dispositifs électroniques et photoniques à l’Université d’Ottawa.

Les dispositifs nanophotoniques en silicium offrent des avantages intéressants, non seulement pour la connectique et les télécommunications traditionnelles, mais aussi pour les nouveautés techniques telles que l’orientation des faisceaux dans le cadre des communications optiques en espace libre. L’une des principales difficultés rencontrées lors du développement des structures optiques intégrées est le couplage du faisceau lumineux provenant de la puce à la fibre optique ou à l’espace libre. Des dispositifs très efficaces à larges bandes spectrales sont en particulier nécessaires, par exemple pour couvrir un grand nombre de canaux de multiplexage par répartition en longueur d’onde (WDM) dans le domaine du proche infrarouge ou pour permettre une orientation de faisceau fortement directive sur les réseaux optiques à commande de phase à deux dimensions. Nous prévoyons d’utiliser des métamatériaux diffractants à une échelle inférieure à la longueur d’onde — une technique du CNRC devenue essentielle pour l’optimisation et l’adaptation de la réponse des dispositifs optiques — afin d’obtenir des coupleurs nanophotoniques hors puce en silicium affichant des performances inégalées. La validation expérimentale des structures proposées ouvrira la voie à l’orientation des faisceaux en situation réelle et à des applications dans le secteur des télécommunications qui répondront aux demandes pressantes du monde moderne.

Le projet proposé est un investissement en équipement qui consiste à construire une application d’apprentissage profond afin de créer un système capable de doser automatiquement les protéines présentes dans des légumineuses à grains. L’équipe de recherche affectée au projet a d’ores et déjà terminé les travaux de validation de principe en utilisant des techniques de spectroscopie dans l’infrarouge moyen et de fluorescence sous rayons X appliquées à des échantillons de pois pour déterminer les qualités nutritionnelles de ces graines. L’acquisition de l’équipement de pointe proposé est essentielle pour la mise au point d’un système d’échantillonnage automatisé par la mise en œuvre de nombreux essais et l’utilisation de l’apprentissage automatique.

Communication quantique en espace libre avec clés à dimensions multiples L’information et les communications jouent un rôle central dans la société moderne actuelle. La sécurité des communications est essentielle pour la stabilité de nos infrastructures et de nos secteurs des finances et de la santé. Elle assure de plus le bon fonctionnement des organisations gouvernementales de défense et de sécurité. Les protocoles de communication sécurisée actuels sont devenus vulnérables face aux avancées réalisées en informatique quantique. La transmission de photons dans un état quantique minutieusement préparé offre un ensemble de solutions permettant des communications plus sécuritaires, capables de résister aux attaques tirant parti de l’informatique quantique. La distribution de clés de sécurité entre au moins deux entités d’un réseau est l’un des sujets les plus étudiés pour l’échange de messages sécurisés en communication classique ou quantique.
Des progrès fondamentaux doivent être réalisés en matière de traitement quantique de l’information et plusieurs défis techniques doivent être surmontés avant la mise en place d’un réseau de communication quantique disponible et fiable. Le présent projet vise à faire avancer ces deux aspects grâce à une série d’efforts axés sur la communication quantique en conditions réelles et l’exploration des caractéristiques fondamentales du traitement de l’information quantique à dimensions multiples à l’échelle du laboratoire. Plus explicitement, il visera les objectifs suivants sur les trois prochaines années :

• Mise en place du plus long segment de communication quantique intra-urbain jamais conçu.
• Mise au point d’un réseau quantique prototype destiné à être relié au satellite canadien de communication sécurisée pour des communications quantiques sur de longues distances.
• Création, à Ottawa, d’une capacité unique au monde permettant d’accéder et de se connecter à un ensemble de plateformes quantiques spectralement variées avec une flexibilité jamais atteinte auparavant.
• Travaux de recherche fondamentale et publications sur le traitement des informations quantiques à dimensions multiples (spatiales, spectrales et temporales) ayant des retombées directes sur le développement de nouvelles approches pour les communications quantiques sécurisées et les communications robustes et à haut débit.
Les principales activités envisagées pour atteindre ces objectifs sont les suivantes :
• Étude et caractérisation des turbulences atmosphériques.
• Communication quantique en conditions turbulentes avec analyse et correction actives du front d’onde.
• Mise en place du plus long segment de communication quantique à dimensions multiples intra-urbain jamais conçu.
• Mise au point de composants pour la génération, la détection et le contrôle, sur un large spectre, des états quantiques de photons utilisés pour la communication quantique à haut débit.
• Initiation de travaux sur la distribution de l’intrication quantique à dimensions multiples basée sur l’interférence entre photons dans le cadre du développement des réseaux quantiques.
• Génération et caractérisation de véritables intrications à dimensions multiples et application au traitement de l’information et de la communication quantiques.
• Étude des interfaces lumière-matière pour la transduction et des interfaces lumière-matière temporairement multiplexées.

Le responsable de programme est le professeur Ebrahim Karimi, de l’Université d’Ottawa. En collaboration avec le professeur Jeff Lundeen, de l’Université d’Ottawa, du professeur Lindsay LeBlanc, de l’Université de l’Alberta, et du professeur Christoph Simon, de l’Université de Calgary, l’équipe mettra à profit son expertise en matière de photons structurés, d’optique quantique ultrarapide et d’interfaces quantiques lumière-matière pour faire avancer le développement de réseaux quantiques faisant intervenir des photons possédant divers degrés de liberté spatiale, spectrale et temporale. Le CNRC et nos partenaires du CSTC souhaitent collaborer sur des travaux de R.-D. sur cet axe afin de jeter les bases d’une infrastructure capable de soutenir une plateforme de communication mieux sécurisée. Les chercheurs du CNRC qui collaborent avec les chercheurs principaux sont : Khabat Heshami (Ph. D., agent de recherches, théorie), Fréderic Bouchard (Ph. D., attaché de recherches, expérimentation), Duncan England (Ph. D., agent de recherches, expérimentation), Phil Bustard (Ph. D., agent de recherches, expérimentation) et Ben Sussman (Ph. D., agent de recherches, chef de groupe et responsable du programme).
L’équipe de photonique quantique du CNRC apporte son expertise portant sur plusieurs aspects théoriques et expérimentaux de la photonique liés au traitement des informations quantiques et à la communication. Notre équipe expérimentale dirige la recherche et le développement concernant la photonique quantique ultrarapide. À ce jour, notre collaboration a mené à la publication de plusieurs articles dans des revues spécialisées et ce projet permettra d’étendre nos efforts qui devraient aboutir à de nouveaux résultats à fort impact.
CH-FY1920-HTSN-418-1 Solutions d’intelligence artificielle pour l’automatisation de l’exploitation des réseaux destinés aux communautés éloignées Au Canada, les communautés rurales ou éloignées pâtissent souvent d’un accès et de services défectueux en matière d’Internet haut débit en raison d’un réseau poussif qui manque de maintenance. Tirant parti des nouvelles technologies en matière d’intelligence artificielle (IA) et d’apprentissage automatique, nous adopterons une approche basée sur les données pour la mise au point d’un procédé automatique de diagnostic des pannes opérationnelles sur les réseaux. De plus, grâce à l’utilisation de plusieurs techniques d’accès radio, il est possible de prendre localement et conjointement des décisions adaptées et éclairées visant à offrir des solutions d’accès ininterrompu efficaces et autoentretenues. Ce projet vise à offrir des solutions d’intelligence artificielle pour l’automatisation de la maintenance des réseaux et à éviter les visites de site et les efforts opérationnels inutiles. Nous utiliserons les modèles de réseaux pour analyser les causes profondes des problèmes communs d’accès aux réseaux, en visant des solutions de diagnostic efficaces qui permettront la mise en place de réseaux autonomes et auto-entretenus utilisables par tous les résidents des communautés rurales ou éloignées du Canada.

Les lasers à points quantiques à base d’InP et à verrouillage de mode mis au point par le CNRC sont capables de débits allant jusqu’à 20 Tbit/s à partir d’un laser unique et sur une seule fibre optique, grâce à la combinaison de la modulation d’amplitude ou de la modulation d’amplitude en quadrature de l’impulsion et du multiplexage par répartition en longueur d’onde sur plus de 40 canaux optiques cohérents. Cette technologie pourrait permettre d’augmenter de manière spectaculaire la gamme de fréquences et l’efficacité des réseaux optiques, et donc d’améliorer le transfert des données et la qualité des communications dans les régions éloignées du Canada.
Ce projet vise à étendre davantage la technologie en 1) élargissant la gamme de fréquences des lasers, afin d’accroître le nombre de canaux multiplexables et 2) en tirant parti des propriétés uniques des points quantiques pour obtenir un fonctionnement stable et efficace entre 0 °C et 100 °C. Un fonctionnement efficace à haute température est particulièrement important pour les équipements de faible coût déployés à l’extérieur des centres de données.

Le programme HTSN vise à développer des technologies innovantes pour fournir des services à large bande extrêmes à travers le Canada. La photonique pour les réseaux centraux et les communications par satellite sont parmi les principaux thèmes à traiter. Avec l'avènement de la 5G et de l'IoT, les demandes de capacité de données devraient augmenter considérablement. De nouvelles architectures système et composants les supportant sont nécessaires. L'augmentation de la capacité de données tout en réduisant l'encombrement des composants et la consommation d'énergie sont parmi les défis majeurs. L'objectif clé de haut niveau de ce projet est de tirer parti des techniques d'intelligence artificielle (IA) et d'apprentissage automatique (ML) pour développer des composants photoniques en silicium pour le multiplexage de signaux. L'équipe de McGill appliquera et développera la nouvelle stratégie de conception ML de réduction de la dimensionnalité mise au point au CNRC pour s'attaquer à la complexité de l'optimisation de conception de grande dimension et de l'approche de conception inverse. Cela permettra une exploitation efficace des propriétés uniques des métamatériaux diélectriques structurés en sous-longueur d'onde et des géométries de dispositifs complexes requises pour les dispositifs photoniques de datacom de prochaine génération. L'équipe démontrera ensuite les nouvelles conceptions au niveau des composants et du système.

SC-FY1920-SPP-003-1 Analyse des données issues de l’IdO pour l’agriculture de précision L’agriculture canadienne a évolué au fil des ans pour relever divers défis, saisir des occasions et s’adapter au marché. Les acteurs du secteur font partie des plus grands exportateurs du monde. Les fluctuations du marché et l’évolution de la demande des consommateurs ont cependant introduit une plus grande diversité et de nouveaux défis. L’adoption de l’innovation dans le secteur de l’agriculture permettra d’assurer l’augmentation des rendements et de la productivité. L’agriculture de précision sert aujourd’hui à gérer les exploitations par l’observation et les mesures et à répondre à la variabilité des cultures d’un champ à l’autre et à l’intérieur d’un même champ. L’objectif de ce programme de recherche collaboratif est de faire avancer l’agriculture de précision par la mise en œuvre de nouvelles technologies d’information et de communication comme la télédétection intelligente, l’Internet des objets industriel, la visionique et l’intelligence artificielle. Ces travaux seront menés en collaboration avec le Conseil national de recherches du Canada et Agriculture et Agroalimentaire Canada. Les résultats obtenus contribueront à l’économie canadienne grâce au transfert des technologies d’agriculture de précision au secteur canadien de l’agriculture.

Le pois (Pisum sativum) est l’une des principales légumineuses à grains cultivées et étudiées à grande échelle dans l’ouest du Canada. Le fort goût de haricot des protéines du pois et d’autres ingrédients contenus dans les légumineuses à grains rend cependant difficile l’utilisation de ces protéines dans une vaste gamme d’aliments. Les pois sont fractionnés par broyage à sec et broyage humide pour obtenir différentes fractions contenant de l’amidon, des protéines et des fibres, mais les graines peuvent également être broyées pour obtenir de la farine de pois. La demande en pois et en composants du pois continue à augmenter avec la reconnaissance croissante de leurs propriétés nutritionnelles et de leurs effets bénéfiques sur la santé, mais aussi à cause de la popularité grandissante des produits sans gluten. Dans le cadre de ce projet, le CNRC et le Centre de développement des produits alimentaires exploreront trois solutions permettant de diminuer le goût prononcé des protéines du pois et feront l’acquisition d’un analyseur rapide des graisses et de la teneur en eau. Les sujets suivants seront étudiés :
1) Exploration de nouvelles méthodes de fractionnement humide et sec,
2) Exploration de méthodes d’extraction des protéines basées sur la technique de cavitation hydrodynamique
3) Manipulation des gènes pour cibler les lipoxygènases du pois.