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Matériaux quantiques

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Comment les technologies quantiques pourraient-elles transformer la société?

Le programme Matériaux quantiques cherche à favoriser l’avènement de l’ère quantique par l’intégration de la théorie, de la synthèse des matériaux et des activités expérimentales afin d’explorer et de repousser les frontières de la physique quantique. Le programme s’articule autour de quatre grands axes : liquides de spin quantique, matériaux topologiques, phase pseudogap des supraconducteurs à base de cuprates et métaux étranges. L’équipe met au point de nouveaux outils, de nouveaux modèles et de nouveaux matériaux pour comprendre les rouages de la matière quantique.


PÔLES D’IMPACT

Le programme Matériaux quantiques fait partie des pôles d’impact suivants du CIFAR : Explorer les technologies émergentes. Les programmes de recherche du CIFAR s’articulent autour de cinq pôles d’impact distincts qui traitent de grandes questions d’envergure mondiale et visent à favoriser un environnement propice à l’émergence de percées.


POINTS FORTS DE LA RECHERCHE ET DE L’IMPACT SOCIÉTAL

Éclaircir la « phase sombre » des supraconducteurs
Les membres du CIFAR aident à mieux comprendre la phase pseudogap : une mystérieuse « phase sombre » des supraconducteurs à base de cuprates, la classe la plus prometteuse de supraconducteurs à « haute température » qui pourrait constituer le fondement d’importantes nouvelles technologies. Le membre du programme des chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli Brad Ramshaw (Université Cornell) et le coresponsable Louis Taillefer (Université de Sherbrooke) ont montré que les transitions dans les supraconducteurs à base de cuprates de la phase métallique à la phase pseudogap constituent des transformations de leur surface de Fermi — essentiellement les « empreintes digitales » des propriétés électroniques des matériaux — ce qui indique un changement fondamental dans les matériaux. Subir Sachdev (Université Harvard), membre du CIFAR, a ensuite proposé une théorie pour expliquer ce changement par une nouvelle phase de la matière.

PERCÉES EN SUPRACONDUCTIVITÉ
Liang Fu (Massachusetts Institute of Technology) et Pablo Jarillo-Herrero (Massachusetts Institute of Technology), membres du CIFAR, ont démontré que la supraconductivité est possible dans des quasi-cristaux de graphène tricouche torsadé — des matériaux dépourvus de véritable périodicité, laquelle est normalement considérée comme un élément fondamental de la théorie de la supraconductivité. Il s’agit d’une découverte révolutionnaire qui remettra en question la façon dont les scientifiques comprennent et créent les matériaux supraconducteurs. Parallèlement, les membres Vidya Madhavan (Université de l’Illinois à Urbana-Champaign) et Johnpierre Paglione (Université du Maryland) cultivent des films cristallins inédits du matériau UTe2 et les caractérisent à l’aide d’une technique appelée « microscopie à effet tunnel ». Ce matériau pourrait favoriser ce que l’on appelle la supraconductivité de type triplet, un nouveau domaine fascinant d’exploration du comportement des électrons en interaction et de découverte de nouveaux matériaux qui pourraient servir dans les technologies quantiques.


ARTICLES NOTABLES

Ohtomo, A., et H.Y. Hwang, H.Y. « A high-mobility electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 heterointerface », Nature 427 (2004) : 423-426.  RÉSUMÉ 

Doiron-Leyraud, N. et coll. « Quantum oscillations and the Fermi surface in an underdoped high-Tc superconductor », Nature 447 (200&) : 565-568. RÉSUMÉ

Dalidovich, D. et coll. « Spin structure factor of the frustrated quantum magnet Cs2CuCl4 », Physical Review B 73, 18 (2006). RÉSUMÉ

LeBoeuf, D. et coll. « Electron pockets in the Fermi surface of hole-doped high-Tc superconductors », Nature 450 (2007). RÉSUMÉ

Daou, R. et coll. « Broken rotational symmetry in the pseudogap phase of a high-Tc superconductor », Nature 463 (2010) : 519-522. RÉSUMÉ

Comin, R. et coll. « Charge Order Driven by Fermi-Arc Instability in Bi2Sr2−xLaxCuO6+δ », Science343, 6169 (2014): 390-392. RÉSUMÉ

Voie menant à l’impact sociétal

Nous invitons les experts au sein de l’industrie, de la société civile, des soins de santé et du gouvernement à se joindre aux boursiers de notre programme Matériaux quantiques pour participer à de profondes discussions intersectorielles qui favorisent le changement et l’innovation.

Les bailleurs de fonds gouvernementaux et les décideurs, les dirigeants de grandes installations d’infrastructure de recherche et le milieu universitaire, ainsi que l’industrie et les boursiers du CIFAR au sein du programme Matériaux quantiques formulent une stratégie nationale qui réinvente l’infrastructure de recherche sur les matériaux quantiques.

Axes prioritaires :

  • Mettre sur pied un cadre pancanadien sous la direction du milieu universitaire pour assurer l’intendance de l’infrastructure des faisceaux de neutrons au Canada

Fondation

1987

Dates de renouvellement

1992, 1997, 2002, 2007, 2012, 2019, 2025

Collaborations interdisciplinaires

Physique quantique et de la matière condensée
Physique atomique, chimique et computationnelle
Génie des nanomatériaux et des matériaux

Contact

Leah Soroko

Membres et spécialistes-conseils

Coresponsables de programme

Leon Balents

Leon Balents

Coresponsable de programme

Matériaux quantiques
Université de la Californie à Santa Barbara
États Unis
Alannah Hallas

Alannah Hallas

Membre du programme des chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli 2020-2022
Coresponsable de programme

Matériaux quantiques
Université de la Colombie-Britannique
Canada
Brad Ramshaw

Brad Ramshaw

Membre du programme des chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli 2020-2022
Coresponsable de programme

Matériaux quantiques
Université Cornell
États Unis

Membres

James Analytis

James Analytis

Membre

Matériaux quantiques
Université de la Californie à Berkeley
États Unis
N. Peter Armitage

N. Peter Armitage

Membre

Matériaux quantiques
Université Johns Hopkins
États Unis
Kwabena Bediako

Kwabena Bediako

Membre du programme des chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli 2020-2022
Membre

Matériaux quantiques
Université de la Californie à Berkeley
États Unis
Andrea Damascelli

Andrea Damascelli

Membre

Matériaux quantiques
Université de la Colombie-Britannique
Canada
Claudia Felser

Claudia Felser

Membre auxiliaire

Matériaux quantiques
Institut Max-Planck de physique chimique des solides
Allemagne
Joshua Folk

Joshua Folk

Membre

Matériaux quantiques
Université de la Colombie-Britannique
Canada
Marcel Franz

Marcel Franz

Membre

Matériaux quantiques
Université de la Colombie-Britannique
Canada
Liang Fu

Liang Fu

Membre auxiliaire

Matériaux quantiques
L’Institut de Technologie du Massachusetts (MIT)
États Unis
Bruce D. Gaulin

Bruce D. Gaulin

Membre

Matériaux quantiques
Université McMaster
Canada
Pablo Jarillo-Herrero

Pablo Jarillo-Herrero

Membre

Matériaux quantiques
L’Institut de Technologie du Massachusetts (MIT)
États Unis
Hae-Young Kee

Hae-Young Kee

Membre

Matériaux quantiques
Université de Toronto
Canada
Adina Luican-Mayer

Adina Luican-Mayer

Membre

Matériaux quantiques
Université d’Ottawa
Canada
Qiong Ma

Qiong Ma

Membre du programme des chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli 2022-2024
Membre

Matériaux quantiques
Boston College
Collège de Boston
États Unis
Vidya Madhavan

Vidya Madhavan

Membre

Architecture moléculaire de la vie
Matériaux quantiques
Université de l'Illinois à Urbana-Champaign
Satoru Nakatsuji

Satoru Nakatsuji

Membre

Matériaux quantiques
Université Johns Hopkins
États Unis
Japon
Johnpierre Paglione

Johnpierre Paglione

Membre

Matériaux quantiques
Université du Maryland
États Unis
Subir Sachdev

Subir Sachdev

Membre

Matériaux quantiques
Université Harvard
États Unis
Louis Taillefer

Louis Taillefer

Membre

Matériaux quantiques
Université de Sherbrooke
Canada
André-Marie Tremblay

André-Marie Tremblay

Membre auxiliaire

Matériaux quantiques
Université de Sherbrooke
Canada

Spécialistes-conseils

Allan Macdonald

Allan Macdonald

Spécialiste-conseil

Matériaux quantiques
Université du Texas à Austin
États Unis
Nigel Hussey

Nigel Hussey

Responsable de comité consultatif

Matériaux quantiques
Radboud University
University of Bristol
Les Pays-Bas
Royaume-Uni
Roser Valenti

Roser Valenti

Spécialiste-conseil

Matériaux quantiques
Goethe University Frankfurt
Allemagne

Membres du programme de chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli

Zakaria Al Balushi

Zakaria Al Balushi

Membre du programme des chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli 2022-2024

Matériaux quantiques
Université de la Californie à Berkeley
États Unis
Kwabena Bediako

Kwabena Bediako

Membre du programme des chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli 2020-2022
Membre

Matériaux quantiques
Université de la Californie à Berkeley
États Unis
Judy Cha

Judy Cha

Membre du programme des chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli 2017-2019

Matériaux quantiques
Université Cornell
États Unis
Alex Frañó

Alex Frañó

Membre du programme des chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli 2022-2024

Matériaux quantiques
Université de la Californie à San Diego
États Unis
Alannah Hallas

Alannah Hallas

Membre du programme des chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli 2020-2022
Coresponsable de programme

Matériaux quantiques
Université de la Colombie-Britannique
Canada
Qiong Ma

Qiong Ma

Membre du programme des chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli 2022-2024
Membre

Matériaux quantiques
Boston College
Collège de Boston
États Unis
Brad Ramshaw

Brad Ramshaw

Membre du programme des chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli 2020-2022
Coresponsable de programme

Matériaux quantiques
Université Cornell
États Unis
Kate A. Ross

Kate A. Ross

Membre du programme des chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli 2016-2018

Matériaux quantiques
Université de l'état du Colorado
États Unis
Luyi Yang

Luyi Yang

Membre du programme des chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli 2016-2018

Matériaux quantiques
Universté Tsinghua
Chine

Nouvelles

Web-1

Matériaux quantiques

Une nouvelle limite quantique pour les électrons

28 juillet 2021
INDUSTRY FINAL RGB 300 BLUE

Compte rendu d'événement

Table ronde de l’Initiative canadienne sur les neutrons : Vers une Stratégie nationale sur les neutrons

17 mars 2021
technology illustration orange

Compte rendu de recherche

Recherche sur les matériaux quantiques au moyen de la diffusion des neutrons

13 janvier 2021
Quantum Materials

Matériaux quantiques

Pablo Jarillo-Herrero reçoit le prix Buckley

22 octobre 2019
attristé par l’écrasement

In Memoriam

In Memoriam : Jules Carbotte (1938-2019)

15 avril 2019

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