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

Entanglement distribution is a key function required by a quantum network. For longdistance networks, quantum information is typically carried by the polarization of photons and transmitted over optical fibres. Polarization entanglement, while convenient to produce and detect, degrades over long distances in optical fibres. The project will explore a new entanglement distillation method, using polarization-frequency hyperentanglement, for improving the quality of the entangled photons after distribution. The proposed method efficiently “distills” the polarization entanglement by performing a control-not (CNOT) operation between the polarization qubit and the frequency qubit, using a sum-frequency generation scheme. This new scheme eliminates a major noise source, allows for more efficient entanglement distillation, and is more robust. The method requires pulsed lasers emitting at multiple stable frequencies to perform the necessary frequency conversions. Working together the team will develop a novel entanglement distillation technology based on the NRC-home-made quantum-dot coherent comb lasers.

La distribution de l’intrication est cruciale pour le fonctionnement des réseaux quantiques. Dans les réseaux à longue distance, l’information quantique est transportée par la polarisation des photons, généralement transmise par fibre optique. Cependant, l’intrication de polarisation, bien qu’elle soit facile à générer et à détecter, se dégrade sur de longues distances dans les fibres optiques. Ce projet propose d’explorer une méthode novatrice de distillation de l’intrication, en utilisant l’hyperintrication polarisation-fréquence, pour améliorer la qualité des photons intriqués après leur distribution. La méthode repose sur la distillation de l’intrication de polarisation à travers une opération CNOT (control-not) entre le qubit de polarisation et le qubit de fréquence, utilisant un schéma de génération de fréquence somme. Ce schéma innovant réduit significativement le bruit, permettant une distillation plus efficace et robuste de l’intrication. Pour réaliser les conversions de fréquence nécessaires, des lasers pulsés émettant à plusieurs fréquences stables sont requis. En collaboration, l’équipe développera une nouvelle technologie de distillation de l’intrication, basée sur des lasers à peigne cohérent à points quantiques fabriqués par le CNRC.

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.