Description
The field of quantum science and technology, focusing specifically on quantum simulation, deals with the development of novel quantum systems and hardware to realize new approaches to understanding and controlling complex quantum many-body systems on different time and energy scales.
The Programmable Quantum Simulators Based on 2-Dimensional (2D) Materials initiative, supported by the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), is a national-scale research effort uniting three Canadian quantum hubs. The collaboration spans eight research groups across six universities and includes three industry partners. The project is structured around three core goals: design and construct a specialized quantum simulator capable of emulating the complex behavior of quantum systems; implement programmable quantum devices leveraging 2D material-based hardware platforms; and build large-area high-quality 2D materials and theoretical models to enhance the development of quantum devices and their fabrication.
This initiative targets fundamental challenges in quantum phases of matter, including correlated insulators, superconductors, Wigner crystals, topological phases, spin liquids and magnetism. Beyond fundamental science, it holds promise for technological breakthroughs, such as unraveling mechanisms behind high-temperature superconductivity or optimizing the performance of quantum materials (semiconductors, magnets, ferroelectrics, and topological materials) for applications in electronics and optoelectronics. The symposium will bring together Canadian physicists to present the initiative recent advances and ongoing challenges, highlight potential industrial and academic impacts and foster new collaborations within the Canadian quantum research ecosystem.
Le domaine de la science et de la technologie quantiques, qui se concentre spécifiquement sur la simulation quantique, traite du développement de nouveaux systèmes et matériels quantiques afin de mettre en œuvre de nouvelles approches pour comprendre et contrôler des systèmes quantiques complexes à plusieurs corps sur différentes échelles de temps et d'énergie.
L'initiative « Simulateurs quantiques programmables basés sur des matériaux bidimensionnels (2D) », soutenue par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), est un effort de recherche à l'échelle nationale qui réunit trois pôles quantiques canadiens. La collaboration s'étend à huit groupes de recherche dans six universités et comprend trois partenaires industriels. Le projet s'articule autour de trois objectifs principaux : concevoir et construire un simulateur quantique spécialisé capable d'émuler le comportement complexe des systèmes quantiques ; mettre en œuvre des dispositifs quantiques programmables utilisant des plateformes matérielles basées sur des matériaux 2D ; et construire des matériaux 2D de grande surface et de haute qualité ainsi que des modèles théoriques afin d'améliorer le développement et la fabrication des dispositifs quantiques.
Cette initiative cible les défis fondamentaux liés aux phases quantiques de la matière, notamment les isolants corrélés, les supraconducteurs, les cristaux de Wigner, les phases topologiques, les liquides de spin et le magnétisme. Au-delà de la science fondamentale, elle est prometteuse pour des percées technologiques, telles que la découverte des mécanismes à l'origine de la supraconductivité à haute température ou l'optimisation des performances des matériaux quantiques (semi-conducteurs, aimants, ferroélectriques et matériaux topologiques) pour des applications en électronique et en optoélectronique. Le symposium réunira des physiciens canadiens qui présenteront les progrès récents et les défis actuels de l'initiative, mettront en évidence les impacts potentiels sur l'industrie et le monde universitaire et favoriseront de nouvelles collaborations au sein de l'écosystème canadien de recherche quantique.
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Valentin CREPEL (University of Toronto)Advancing Quantum Simulation based on 2 Dimensional Materials Through Canadian Collaboration / Faire progresser la simulation quantique basée sur les matériaux bidimensionnels grâce à une collaboration canadienneInvited Speaker / Conférencier(ère) invité(e)
Van der Waals heterostructures and moiré materials have emerged as a powerful platform for quantum simulation. Their exceptional tunability—through twist angle, stacking configuration, electrostatic gating, and substrates engineering—offers an unprecedented level of control over electronic degrees of freedom. These systems naturally host flat bands, strong electronic correlations, and...
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Peter Grutter (Dep. of Physics)Advancing Quantum Simulation based on 2 Dimensional Materials Through Canadian Collaboration / Faire progresser la simulation quantique basée sur les matériaux bidimensionnels grâce à une collaboration canadienneInvited Speaker / Conférencier(ère) invité(e)
Semiconductor interfaces often have isolated trap states which modify electronic properties. We have developed a framework to quantitatively describe a metal-insulator semiconductor (MIS) device formed out of a metallic AFM tip, vacuum gap, and semiconducting sample. This framework allows the measurement of local dopant concentration, bandgap and band bending timescales with nm scale...
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Justin Boddison-Chouinard (National Research Council Canada)Advancing Quantum Simulation based on 2 Dimensional Materials Through Canadian Collaboration / Faire progresser la simulation quantique basée sur les matériaux bidimensionnels grâce à une collaboration canadienneInvited Speaker / Conférencier(ère) invité(e)
Monolayer transition metal dichalcogenides have emerged as key materials for investigating the interplay between spin and valley degrees of freedom. The strong spin-orbit interaction and the lack of inversion symmetry in these materials result in a spin-valley locking, in which carriers in the K and K’ valleys possess opposite spin polarization. This effect is particularly pronounced for holes...
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Sergio de la BarreraAdvancing Quantum Simulation based on 2 Dimensional Materials Through Canadian Collaboration / Faire progresser la simulation quantique basée sur les matériaux bidimensionnels grâce à une collaboration canadienneInvited Speaker / Conférencier(ère) invité(e)
Moiré materials are defined by a delicate interplay of symmetry and nanoscale registry, yet the most important structural tuning parameters are often frozen once a heterostructure is assembled. I will present a "scanning van der Waals microscope" that creates a pristine nanoscale 2D-2D junction on a probe and rotates the interface in situ, enabling continuous twist control while measuring...
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