Contribution: Collaborative Science, Technology and Innovation Program - Collaborative R&D Initiatives

The Project is a collaboration between Dr. Louis Gaudreau at NRC’s Quantum and Nanotechnologies Research Centre and Qubic Inc., a Canadian startup developing low-heat dissipation, broadband cryogenic amplifiers. The goal is to test and optimize a kinetic-inductance traveling-wave parametric amplifier (KITWPA) to improve the readout of superconducting microwave resonators used in NRC’s microwave-to-optical quantum transducer. Qubic will design, fabricate, and iterate to improve prototype amplifiers, while NRC will benchmark their performance on resonators coupled to spin and superconducting qubits. These KITWPAs aim to replace heat-dissipating HEMT amplifiers and support scalable quantum computing and sensing. The collaboration will validate KI-TWPAs at temperatures ranging from millikelvin to 4 Kelvin, refine amplifier integration and control electronics, and help advance the technology from TRL 6 to TRL 9, positioning Canada for leadership in quantum devices and quantum-enhanced sensing.

Ce projet est le fruit d’une collaboration entre Louis Gaudreau, Ph. D., du Centre de recherche en quantique et en nanotechnologies du CNRC, et de la jeune entreprise canadienne Qubic Inc., qui se spécialise dans le développement d’amplificateurs cryogéniques à large bande et à faible dissipation thermique. L’objectif est de tester et optimiser un amplificateur paramétrique à ondes progressives à inductance cinétique (KI-TWPA) pour améliorer la lecture des résonateurs à micro-ondes supraconducteurs utilisés dans le transducteur quantique à hyperfréquences-optique du CNRC. Qubic prendra en charge la conception, la fabrication et les améliorations des amplificateurs prototypes, tandis que le CNRC évaluera leur performance sur des résonateurs couplés à des qubits de spin et supraconducteurs. Ces KI-TWPA visent à remplacer les amplificateurs à haute mobilité électronique (amplificateurs HEMT), reconnus pour leur dissipation thermique, et à soutenir l’informatique et la détection quantiques évolutives. Cette collaboration permettra de valider les KI-TWPA à des températures allant de quelques millikelvins à 4 K, d’affiner l’intégration des amplificateurs et l’électronique de commande, et de faire avancer la technologie du niveau de maturité technologique (NMT) 6 au niveau NMT 9, positionnant ainsi le Canada en tant que leader dans le domaine des dispositifs quantiques et de la détection améliorée par la technologie quantique.

In the short term, anticipated outcomes will be strengthened collaborations across industry, academia, and government to support research excellence. In the medium term, anticipated outcomes will be the development of new and potentially disruptive technologies with collaborators. In the long term, find collaborative solutions to public policy challenges and create stronger innovation systems.

À court terme, les résultats prévus seront des collaborations renforcées entre l'industrie, le milieu universitaire et le gouvernement pour soutenir l'excellence en recherche. À moyen terme, les résultats attendus seront le développement de nouvelles technologies potentiellement perturbatrices avec des collaborateurs. À long terme, trouver des solutions collaboratives aux défis des politiques publiques et créer des systèmes d'innovation plus solides.

Collaborate on multiparty research and development programs to catalyze transformative, high-risk, high-reward research with the potential for game-changing scientific discoveries and technological breakthroughs in priority areas.

Collaborer à des programmes multipartites de recherche-développement dans le but de profiter de la synergie entre la recherche transformatrice à haut risque et à haut rendement et le potentiel de découvertes scientifiques et de percées technologiques révolutionnaires dans des secteurs d’intervention prioritaires.