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Natural Sciences and Engineering

William Witczak-Krempa

Properties of materials during quantum phase transitions

Professeur agrégé

Faculté des arts et des sciences - Département de physique

Complexe des sciences, room B-4426

514 343-6669

w.witczak-krempa@umontreal.ca

Media

William Witczak-Krempa - Cornering the universal shape of fluctuations and entanglement - 2021/03/22

Understanding the fluctuations of observables is one of the main goals in physics. We investigate such fluctuations when a subregion of the full system can be observed, focusing on geometries with corners. We report that the dependence on the opening angle is super-universal: up to a numerical prefactor, this function does not depend on anything, provided the system under study is uniform, isotropic, and correlations do not decay too slowly.

Profile

Research expertise

I'm a condensed matter theorist working as an Assistant Professor at Université de Montréal, in Québec, Canada. I'm interested in the unsual states of matter that emerge (usually) at low temperature, where quantum mechanics dictates the rules.

I hold a Canada Research Chair in Quantum Phase Transitions

I'm a member of the Centre de Recherches Mathématiques (CRM), a major hub for the mathematical sciences (including mathematical physics), located on the Université de Montréal campus.

Biography

William Witczak-Krempa, titulaire d’un doctorat en physique de la matière condensée de l’Université de Toronto, est professeur agrégé au département de physique. En plus d’enseigner, celui-ci se consacre à ses recherches, qui sont axées sur les phénomènes inusités que produisent les matériaux de pointe soumis à des pressions ou à des champs magnétiques extrêmes. Il s’intéresse en particulier aux transitions de phases quantiques, ce qui consiste à analyser le comportement de ces matériaux à l’échelle microscopique.

Grâce à ce champ d’études, on a notamment découvert que certains matériaux soumis à des températures très basses deviennent des supraconducteurs, c’est-à-dire qu’ils permettent la transmission du courant électrique sans offrir de résistance. L’une des applications potentielles de ce phénomène quantique serait la fabrication de fils à haute tension pour les réseaux électriques afin de réduire de façon draconienne les pertes d’énergie.

William Witczak-Krempa donne un cours d’optique quantique aux étudiants de troisième année. Dans les prochaines années, il souhaite créer un groupe de recherche avec des étudiants pour en faire des scientifiques créatifs, en établissant plusieurs collaborations avec des chercheurs d’autres universités au Canada, en Israël et aux États-Unis, dont l’Université Harvard, où il a effectué son postdoctorat avant de se joindre au corps professoral de l’UdeM.

Awards and recognitions

  • NSERC Postdoctoral Fellowship (held at Harvard)
  • Walter Sumner Fellowship
  • NSERC Alexander Graham Bell CGS Doctoral Fellowship
  • Horace Watson Gold Medal in Physics, McGill University
  • Anne Molson gold medal, McGill University

Teaching and supervision

Student supervision

Theses and dissertation supervision (Papyrus Institutional Repository)

2022

Opérateurs monopôles dans les transitions hors d'un liquide de spin de Dirac

Graduate : Dupuis, Éric
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.
2022

Hamiltoniens locaux et information quantique en dimensions réduites

Graduate : Boudreault, Christian
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.
2022

Supraconductivité non conventionnelle et impuretés locales dans les semi-métaux de Luttinger

Graduate : Godbout, Louis
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
2022

Dynamique et ergodicité des chaînes de spins quantiques critiques de Fredkin et Ising–Kawasaki

Graduate : Longpré, Gabriel
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
2021

Entropie d’intrication de régions squelettiques

Graduate : Vigeant, Alex
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
2021

Conductivité pour des fermions de Dirac près d’un point critique quantique

Graduate : Martin, Simon
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
2020

Les polarons magnétiques et la phase nématique dans l'Eu1-xCaxB6

Graduate : Beaudin, Gabrielle
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.

Projects

Research projects

2022 - 2029

Centre de recherches mathématiques (CRM)

Lead researcher : Octavian Cornea
Co-researchers : Yoshua Bengio , François Lalonde , Gilles Brassard , Michel Delfour , Marlène Frigon , Véronique Hussin , Christiane Rousseau , Jacques Bélair , Paul M Gauthier , Sabin Lessard , Alain Vinet , Nadia El-Mabrouk , Gena Hahn , Christian Léger , Fahima Nekka , Iosif Polterovich , Yvan Saint Aubin , Andrew Granville , Sylvie Hamel , Manuel Morales , François Perron , Mylène Bédard , Pierre Duchesne , Matilde Lalin , Robert Gwyn Owens , Manu Paranjape , Dana Schlomiuk , Luc Vinet , Hugo Chapdelaine , Mireille Schnitzer , Karim Jerbi , Alexander Fribergh , Alejandro Murua , Maciej Augustyniak , Benoît Mâsse , Dimitrios Koukoulopoulos , Jun Li , Benjamin Seamone , William Witczak-Krempa , Egor Shelukhin , Morgan Craig , Guillaume Lajoie , Margarida Carvalho , Guy Wolf , Florian Maire , Frédéric Dupont-Dupuis , Michael C. Mackey , Frédéric Lesage , Russell Steele , Erica Moodie , Paul François , Henri Darmon , Maxime Descoteaux , Prakash Panangaden , André Dieter Bandrauk , Peter Bartello , Chantal David , Jean-Marc Lina , R Platt , Anthony Raymond Humphries , John P. Harnad , Jacques Claude Hurtubise , Pengfei Guan , John A Toth , Niky Kamran , Adrian Iovita , Eyal Goren , Dmitry Jakobson , Vojkan Jaksic , Daniel Tzvi Wise , André Garon , Éric P. Marchand , Debbie Janice Dupuis , Yogendra Chaubey , Pawel Gora , Hershy Kisilevsky , Galia Dafni , D. Korotkin , Marco Bertola , Alina Stancu , Lea Popovic , Ibrahim Assem , Tomasz Kaczynski , Shiping Liu , Vasilisa Shramchenko , Bruno L. Rémillard , Richard Fournier , Alfred Michel Grundland , David Stephens , Xiaowen Chang , Frederic Guichard , Erik P. Cook , Robert Brandenberger , Adrian Vetta , Keshav Dasgupta , Christophe Grova , Gantumur Tsogtgerel , Johanna Neslehova , Jean-Christophe Nave , Anmar Khadra , Adam M. Oberman , Michael Yves Michel Pichot , Alexander Maloney , Dana Louigi Addario-Berry , José Garrido , Alexei Kokotov , Wei Sun , Patrice Gaillardetz , Linan Chen , Piotr Przytycki , Vladimir Makarenkov , Louis-Paul Rivest , François Bergeron , Steven P. Boyer , Line Baribeau , Frédéric Gourdeau , Claude Levesque , Thomas Joseph Ransford , Jean-Marie De Koninck , Javad Mashreghi , Thierry Duchesne , Srecko Brlek , Christophe Reutenauer , Vestislav Apostolov , Steven Lu , Geneviève Lefebvre , Hélène Cossette , Étienne Marceau , José Manuel Urquiza , Michael Lau , Alexandre Girouard , Antonio Lei , Jean-François Renaud , Christophe Hohlweg , Mathieu Boudreault , FRANCO SALIOLA , Alexandre Roch , Frédéric Rochon , Alexandre Blondin-Massé , Clement Hyvrier , Denis Talbot , Alexandre Bureau , Fabrice Larribe , Aurélie Labbe , Cody Hyndman , Khader Khadraoui , Hamed Hatami , Roger Villemaire , Frédéric Godin , Marcin Sabok , Yi Yang , Anne Mackay , Jérôme Vétois , Ting-Huei Chen , Habib Benali , Taoufik Bouezmani , Christian Genest , Xiaowen Zhou , Sorana Froda , Mélina Mailhot , Alexandra Schmidt , Simon Philippe Caron-Huot , Abdoulaye Banire Diallo , Jean-Philippe Lessard , Sarah Harrison , Anne-Sophie Charest , Masoud Asgharian-Dastenael , Rustum Choksi , Abbas Khalili Mahmoudabadi , Simon Gravel , Arusharka Sen , Arthur Charpentier , Mathieu Pigeon , Benoit Larose , Thomas Brüstle , Laurent Charlin , Janosch Ortmann , Tim Hoheisel , Jean Deteix , Jessica Lin , Michael Lipnowski , Giovanni Rosso , Thomas Hugh , Jean-Philippe Burelle , Julien Keller , Félix Camirand Lemyre , Marie-Pier Côté , Damir Kinzebulatov , Duncan McCoy , Klaus Herrmann , Felix Kwok , Courtney Paquette , Anush Tserunyan , Suresh Krishna , Valentino Tosatti , Patrick Brodie Allen
Funding sources: FRQNT/Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FQRNT)
Grant programs: PVXXXXXX-(RS) Programme de regroupements stratégiques
2022 - 2029

Regroupement québécois sur les matériaux de pointe (RQMP)

Lead researcher : François Schiettekatte
Funding sources: FRQNT/Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FQRNT)
Grant programs: PVXXXXXX-(RS) Programme de regroupements stratégiques
2021 - 2026

Canada Research Chair in Quantum Phase Transitions

Lead researcher : William Witczak-Krempa
Funding sources: SPIIE/Secrétariat des programmes interorganismes à l’intention des établissements
Grant programs: PVX50399-Chaires de recherche du Canada
2021 - 2024

Chiralité dans les matériaux quantiques

Lead researcher : Louis L. Taillefer
Co-researchers : William Witczak-Krempa
Funding sources: FRQNT/Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FQRNT)
Grant programs: PV113724-(PR) Projets de recherche en équipe (et possibilité d'équipement la première année)
2016 - 2024

Dynamics and entanglement near quantum phase transitions

Lead researcher : William Witczak-Krempa
Funding sources: CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Grant programs: PVX20965-(RGP) Programme de subvention à la découverte individuelle ou de groupe
2015 - 2023

CENTRE DE RECHERCHES MATHEMATIQUES (CRM)

Lead researcher : Luc Vinet , Octavian Cornea
Co-researchers : Yoshua Bengio , François Lalonde , Gilles Brassard , Michel Delfour , Marlène Frigon , Véronique Hussin , Christiane Rousseau , Pavel Winternitz , Jacques Bélair , Paul M Gauthier , Sabin Lessard , Alain Vinet , Nadia El-Mabrouk , Fahima Nekka , Jiri Patera , Iosif Polterovich , Yvan Saint Aubin , Andrew Granville , Sylvie Hamel , Manuel Morales , François Perron , Pierre Duchesne , Matilde Lalin , Robert Gwyn Owens , Manu Paranjape , Alfred Michel Grundland , Mireille Schnitzer , Karim Jerbi , Alexander Fribergh , Alejandro Murua , Maciej Augustyniak , Louis-Pierre Arguin , Dimitrios Koukoulopoulos , Jun Li , Benjamin Seamone , William Witczak-Krempa , Laurent Charlin , Dominique Pelletier , Michael C. Mackey , Frédéric Lesage , Russell Steele , Erica Moodie , Paul François , Henri Darmon , Maxime Descoteaux , Prakash Panangaden , André Dieter Bandrauk , Peter Bartello , Chantal David , Jean-Marc Lina , Johannes Walcher , Anthony Raymond Humphries , John P. Harnad , Jacques Claude Hurtubise , Pengfei Guan , John A Toth , Karl Peter Russell , Niky Kamran , Adrian Iovita , Eyal Goren , Dmitry Jakobson , Vojkan Jaksic , Daniel Tzvi Wise , André Garon , Éric P. Marchand , Debbie Janice Dupuis , Syed Ali , Yogendra Chaubey , Christopher Cummins , Pawel Gora , Hershy Kisilevsky , Galia Dafni , D. Korotkin , Benoit Larose , Marco Bertola , Alina Stancu , Lea Popovic , Ibrahim Assem , Tomasz Kaczynski , Shiping Liu , Virginie Charette , Vasilisa Shramchenko , Bruno L. Rémillard , Thomas Brüstle , Richard Fournier , David Stephens , Xiaowen Chang , Frederic Guichard , Erik P. Cook , Robert Brandenberger , Adrian Vetta , Keshav Dasgupta , Christophe Grova , Bruce Shepherd , Gantumur Tsogtgerel , Johanna Neslehova , Jean-Christophe Nave , Anmar Khadra , Adam M. Oberman , Michael Yves Michel Pichot , Alexander Maloney , Dana Louigi Addario-Berry , Eusebius Jacobus Doedel , José Garrido , Richard Hall , Alexei Kokotov , Wei Sun , Patrice Gaillardetz , Linan Chen , Payman Kassaei , Piotr Przytycki , André Fortin , Louis-Paul Rivest , François Bergeron , Steven P. Boyer , Frédéric Gourdeau , Claude Levesque , Pierre Mathieu , Thomas Joseph Ransford , Jean-Marie De Koninck , Javad Mashreghi , Thierry Duchesne , Srecko Brlek , Christophe Reutenauer , Vestislav Apostolov , Steven Lu , Geneviève Lefebvre , Pedro Peres-Neto , Hélène Cossette , Étienne Marceau , José Manuel Urquiza , Hugo Chapdelaine , Michael Lau , Alexandre Girouard , Antonio Lei , Anne Bergeron , Jean-François Renaud , Christophe Hohlweg , Mathieu Boudreault , FRANCO SALIOLA , Alexandre Roch , Frédéric Rochon , Mark Powell , Alexandre Blondin-Massé , Clement Hyvrier , Denis Talbot , Alexandre Bureau , M'Hamed Lajmi Lakhal Chaieb , Karim Oualkacha , Aurélie Labbe , Cody Hyndman , Khader Khadraoui , Hamed Hatami , Roger Villemaire , Jean-François Coeurjolly , Frédéric Godin , Marcin Sabok , Yi Yang , Anne Mackay , Paramita Saha Chaudhuri , Jérôme Vétois , Ting-Huei Chen , Christian Genest , Xiaowen Zhou , Sorana Froda
Funding sources: FRQNT/Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FQRNT)
Grant programs: PVXXXXXX-(RS) Programme de regroupements stratégiques
2020 - 2021

Supplément COVID-19 CRSNG_Dynamics and entanglement near quantum phase transitions

Lead researcher : William Witczak-Krempa
Funding sources: CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Grant programs: PVXXXXXX-Supplément à l’appui des étudiants, des stagiaires postdoctoraux et du personnel de soutien à la recherche COVID-19
2018 - 2021

Nouveaux supraconducteurs dans les matériaux quantiques à fort couplage spin-orbite

Lead researcher : William Witczak-Krempa
Funding sources: FRQNT/Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FQRNT)
Grant programs: PVXXXXXX-(NC) Établissement de la relève professorale
2016 - 2021

Dynamics and entanglement near quantum phase transition

Lead researcher : William Witczak-Krempa
Funding sources: SPIIE/Secrétariat des programmes interorganismes à l’intention des établissements
Grant programs: PVX50399-Chaires de recherche du Canada

Outreach

Publications and presentations

Publications

Pour en savoir plus sur les publications de William Witczak-Krempa, consultez son site web : http://physique.umontreal.ca/wwk/fr/publications.html

Disciplines

  • Physics
  • Material Engineering and Metallurgic Engineering

Areas of expertise

  • Condensed matter: elecronic structure, electrical, magnetic, and optical properties
  • Condensed matter physics
  • Quantum phase transitions
  • Quantum spin frustration
  • Strongly correlated electron systems
  • Quantum phases: geometric, dynamic or topologic
  • Quantum information
  • Theory of quantized fields