Médailles de l’ACP 2021 : Conférences des lauréats

Les journées de conférences des lauréats ont eu lieu le vendredi 17 décembre 2021 et le lundi 20 décembre 2021. La cérémonie de reconnaissance des lauréats a eu lieu le lundi 20 décembre.

RÉSUMÉS

vendredi, 17 décembre 2021
15:00 – 15:30 | Dr. Alexandre Blais

« Traitement quantique de l’information avec des circuits supraconducteurs »

En exploitant des effets tels que les superpositions et l’intrication quantiques, les ordinateurs quantiques pourraient résoudre des problèmes que les ordinateurs classiques standard ne peuvent résoudre. Bien que la construction d’un ordinateur quantique à grande échelle capable de rivaliser avec les superordinateurs actuels reste un défi, les dernières années ont vu des améliorations considérables dans notre capacité à construire de petits processeurs quantiques supraconducteurs et à exécuter des algorithmes simples sur ces processeurs. Parallèlement à ces progrès vers le traitement de l’information quantique, de nombreux efforts ont été investis dans l’utilisation de qubits supraconducteurs comme atomes artificiels pour explorer la physique de l’optique quantique dans de nouveaux régimes de paramètres. Je discuterai des développements récents et des défis futurs qui nous attendent.
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15:30 – 16:00 | Dr. Vincent Tabard-Cossa

« Utilisation de chocs statiques pour sculpter la matière à l’échelle nanométrique »

De la compréhension de la formation des nanopores à la commercialisation d’une technologie de nanofabrication.

Les nanopores à l’état solide sont des trous de taille moléculaire dans de fines membranes diélectriques qui traduisent l’identité d’une molécule en un signal électrique. Les nanopores sont développés comme capteurs de molécules uniques pour le séquençage électronique et la détection de biomarqueurs de maladies. Cependant, les avancées scientifiques et leur traduction en applications pratiques sont entravées par la difficulté de fabriquer des nanopores à l’état solide. Les techniques de nanofabrication standard permettant d’obtenir un contrôle dimensionnel à l’échelle nanométrique nécessitent un équipement important et n’atteignent pas le niveau de précision requis. Dans cet exposé, je décrirai la méthode de fabrication de nanopores à l’état solide que mon laboratoire a inventée pour relever ce défi, appelée rupture contrôlée. La méthode consiste à appliquer un champ électrique à travers une membrane proche de sa force de rupture diélectrique tout en surveillant le courant par effet tunnel. Cela finit par provoquer un événement de rupture diélectrique à l’échelle nanométrique qui est observé comme une augmentation du courant, annonçant la formation d’un nanopore. Je présenterai ensuite les récentes innovations permettant de produire cette technologie et montrerai comment nous pouvons former automatiquement des nanopores jusqu’à 1 nm de diamètre avec une précision de l’ordre de l’angström en appuyant simplement sur un bouton. Cette technologie démocratise rapidement le domaine des nanopores à l’état solide et favorise le développement d’applications pour les sciences de la vie, les diagnostics médicaux et le stockage d’informations numériques.
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16:00 – 16:30 | Prof. Roger Melko

« L’avenir de la simulation quantique »

L’un des objectifs des simulations informatiques en physique des corps multiples est de comprendre les phénomènes quantiques présents dans la matière et les matériaux, en résolvant les modèles de leurs interactions microscopiques. Bien que les outils de calcul traditionnels aient largement réussi dans cette tâche, ils sont confrontés à des difficultés fondamentales pour simuler avec précision certains systèmes d’intérêt critique, tels que ceux comportant des fermions ou des spins frustrés. Toutefois, avec l’avènement d’une nouvelle génération de qubits programmables, nombre de ces systèmes d’intérêt sont sur le point d’être synthétisés en laboratoire, où un degré élevé de contrôle expérimental permet d’effectuer des mesures projectives précises de la fonction d’onde de plusieurs corps. L’exploration des phénomènes quantiques devient ainsi un problème axé sur les données, qui se prête bien aux méthodes modernes d’apprentissage automatique.  Dans cet exposé, je discuterai de l’effort en cours pour unifier ces deux concepts de simulation quantique dans un cadre commun, et je spéculerai sur l’avenir de la découverte scientifique dans les simulateurs quantiques à plusieurs corps qui hybrident les approches traditionnelles et celles axées sur les données.
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16:30 – 17:00 | Dr. Richard James Epp

« L’inspiration et l’intuition dans l’enseignement »

J’ai eu beaucoup de chance au cours de mes 20 ans de carrière d’enseignant, et je dois remercier de nombreuses personnes. Ma stratégie d’enseignement a toujours été double : D’abord, inspirer les étudiants pour qu’ils soient motivés à faire le travail difficile requis pour l’apprentissage profond, et ensuite, construire soigneusement l’intuition des étudiants pour que tout ce qu’ils apprennent, y compris même la relativité et la physique quantique, ait un sens profond. Dans cet exposé, j’aborderai ma carrière d’enseignant sous cet angle, en commençant par mes expériences au Perimeter Institute, où j’étais le troisième employé. Alors que Perimeter grandissait autour de moi, j’ai eu la merveilleuse opportunité de construire, à partir de rien, son programme de sensibilisation à la physique, par exemple en créant l’école d’été internationale pour les jeunes physiciens. Je parlerai également de mon travail ultérieur au département de physique et d’astronomie de l’université de Waterloo, où j’ai à nouveau bénéficié de ressources et de la liberté de développer de nouveaux cours, notamment un cours sur la relativité générale destiné aux étudiants de deuxième année, et un cours “Big Ideas” qui explique comment la physique aide à répondre à la question de l’origine de la vie. Je parlerai également de la version COVID en ligne entièrement remaniée de notre cours de mécanique de première année, qui mettait l’accent sur le travail de groupe collaboratif à distance mais en direct, inspiré par la recherche sur l’enseignement de la physique, tout en renforçant la santé mentale des étudiants.
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lundi, 20 décembre 2021
13:30 – 14:00 | Prof. Robert Raussendorf

« Phase de la matière quantique universellement calculable »

Nous fournissons le premier exemple d’une phase quantique protégée par symétrie qui possède une puissance de calcul universelle. Cette phase bidimensionnelle est protégée par des symétries de type linelike unidimensionnelles qui peuvent être comprises en termes de symétries locales d’un réseau tensoriel. Ces symétries locales impliquent que chaque état fondamental de la phase est une ressource universelle pour le calcul quantique basé sur la mesure.

Dans mon exposé, je présenterai d’abord une introduction aux “phases computationnelles de la matière quantique”, un sujet qui a maintenant 10 ans. Ensuite, j’expliquerai la distinction entre 1D et les dimensions supérieures pour de telles phases computationnelles, et je décrirai notre résultat en 2D.
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14:00 – 14:30 | Prof. Sangyong Jeon

« Plasma Quarks-Gluons : Le fluide le plus chaud, le plus dense et le plus parfait. »

Juste après le Big-Bang, l’Univers était si chaud que les quarks et les gluons ne pouvaient pas encore se lier pour former de la matière nucléaire normale. Au cours des dernières décennies, l’un des principaux axes de la physique nucléaire des hautes énergies a été la recréation et l’étude de cet état primordial et extrême de la matière appelé plasma quarks-gluons (QGP). Grâce aux expériences menées au collisionneur d’ions lourds relativistes (RHIC) et au grand collisionneur de hadrons (LHC), nous savons maintenant que le plasma quarks-gluons est la matière la plus chaude (des trillions de kelvins) et la plus dense (plus de 10 fois la densité d’un noyau) jamais créée dans une expérience terrestre, tout en étant le fluide le plus idéal jamais observé. La complexité de la chromodynamique quantique (QCD) à corps multiples et à forte interaction est ce qui fait du QGP un système aussi riche et fascinant à étudier.

Dans cet exposé, je décrirai comment cet état extrême de la matière est créé dans des collisions relativistes d’ions lourds, comment le diagramme de phase QCD est exploré et comment le groupe de théorie nucléaire de McGill a apporté des contributions importantes à la compréhension théorique des propriétés du QGP au fil des ans en utilisant divers outils théoriques allant de la théorie des champs à température finie aux simulations hydrodynamiques de l’évolution du QGP dans les collisions d’ions lourds.
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14:30 – 15:00 | Prof. Simon Caron-Huot

« Résoudre les interactions fortes en utilisant l’autoconsistance »

La nature semble respecter certaines lois avec une précision exquise, par exemple l’information ne voyage jamais plus vite que la lumière.  Ces lois, codifiées dans la théorie quantique des champs, sous-tendent le modèle standard de la physique des particules.  Récemment, on s’est aperçu que cette structure est si rigide que, souvent, une théorie quantique des champs unique est compatible avec quelques hypothèses supplémentaires.  Cela donne un nouvel outil important aux théoriciens : la cohérence interne permet des calculs précis.  Je décrirai mes contributions à ce vaste effort, et ce qu’il nous apprend sur les théories des champs à forte interaction qui apparaissent dans des contextes apparemment disjoints : les phénomènes critiques et la gravité quantique.
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15:00 – 15:30 | Prof. Robert Brandenberger

« Les défis de la cosmologie de l’univers primitif »
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