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

The spin-boson model and dissipative spin chains will be used as benchmark systems with applications across multiple technological sectors. The spin-boson model captures qubit decoherence, charge transfer processes, and chemical reactivity. Dissipative spin chains model quantum transport and dissipation in quantum materials and spintronic devices. These problems will be used to assess algorithm performance, circuit resources, and scalability toward fault-tolerant quantum computing. Concrete expected outcomes include quantum channel constructions, circuit implementations with quantified resource costs, and simulations of open- system dynamics with applications in quantum computing, chemical dynamics, materials discovery, and semiconductor technologies. More broadly, the project will establish a framework for OQS simulations on quantum computers, identify regimes of potential quantum advantage, and provide tools applicable to other dynamical systems governed by coupled differential equations. These advances will accelerate the commercialization of quantum computing technologies for applications in chemistry and materials.

Bien que les algorithmes quantiques offrent des perspectives prometteuses pour la résolution d’équations aux dérivées partielles (EDP), les approches actuelles dépendent souvent d’oracles idéalisés et d’hypothèses qui restreignent leur applicabilité. Ce projet vise à concevoir un algorithme quantique explicite, directement applicable sur le matériel actuel, pour résoudre les équations de Kohn-Sham — un pilier de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et des calculs de structure électronique. Ces travaux mèneront au développement de sous-routines quantiques concrètes dédiées à la préparation des états, au codage des opérateurs et opératrices, au préconditionnement, à l’estimation des observables et à l’analyse des ressources. En continuité avec les percées de notre groupe, les plateformes AutoResearch et El Agente Cuántico seront intégrées au cœur d’une boucle agentive afin d’accélérer la découverte, le test et le raffinement des composants du solveur. Ce flux automatisé organisera les hypothèses, générera des vérifications symboliques ainsi que des ébauches de preuves, testera des cas simplifiés et produira des rapports reproductibles clés en main pour l’examen par les pairs.

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.