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

Sensing and imaging are fundamental components in a range of modern technologies. Quantum sensing is based on the potential use of quantum phenomena, i.e., superposition and entanglement, to improve the sensitivity and detection range of sensing devices, e.g., detecting and tracking single biomolecules. Implementing these novel techniques requires preparation, manipulation, and measurement of quantum states of the physical system of interest, e.g., entangled photons. As an example, detecting and tracking single biomolecules is a field that can be revolutionized by employing quantum sensing technologies. Biochemical and biological sensors are just a fraction of areas that can be benefited from the advent of robust quantum sensing methods. The two primary and well-advanced quantum sensing approaches are quantum illumination (target detection) and quantum imaging (including ghost-imaging). Both techniques exploit entangled photons to boost object detection efficiency or imaging resolution in noisy environments. Employing quantum entanglement is a promising approach to overcome fundamental limits of classical imaging, mainly the Rayleigh diffraction limit, and reach precision below the shot-noise limit.

Détection et imagerie sont des aspects fondamentaux d’un éventail de technologies modernes. La détection quantique repose sur l’usage potentiel de phénomènes quantiques comme la superposition et l’intrication en vue d’accroître la sensibilité et le pouvoir de résolution de divers dispositifs (la détection et la surveillance d’une seule molécule organique, par exemple). Utiliser ces nouvelles techniques exige la préparation, la manipulation et la quantification des états quantiques du système physique d’intérêt (à savoir, les photons intriqués). À titre d’illustration, les technologies de détection quantique pourraient révolutionner la détection et la surveillance d’une unique molécule organique. Les capteurs biochimiques et biologiques ne représentent qu’une fraction des dispositifs susceptibles de profiter de robustes méthodes de détection quantique. Les deux principales approches, les plus avancées, en détection quantique sont l’illumination quantique (détection de la cible) et l’imagerie quantique (y compris l’imagerie de fantômes). Ces deux techniques utilisent les photons intriqués pour déceler plus efficacement les objets ou accroître la résolution des images quand il y a des interférences. L’intrication quantique est une approche prometteuse pour surmonter les limites fondamentales de l’imagerie classique, principalement la limite de diffraction de Rayleigh, et parvenir à une précision qui dépassera le bruit 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.