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Sciences naturelles et génie

William Witczak-Krempa

Propriétés des matériaux lors des transitions de phases quantiques

Professeur agrégé

Faculté des arts et des sciences - Département de physique

Complexe des sciences, local B-4426

514 343-6669

w.witczak-krempa@umontreal.ca

Médias

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.

Portrait

Expertise de recherche

William Witczak-Krempa, professeur agrégé au département de physique et titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les transitions de phase quantique, cible, dans le cadre de ses travaux de recherche, les transitions de phase quantique - obtenues en appliquant de la pression ou un champ magnétique au matériau - en modifiant certains éléments, tel que la composition chimique de ceux-ci.

Sa recherche théorique expliquera les propriétés des matériaux lors de ces transitions, alors qu’émergent de nouveaux états de la matière. Un exemple remarquable est la supraconductivité, alors que les électrons forment des paires, un peu comme des danseurs, qui se déplacent sans résistance.

Les transitions mènent à des modèles « dansants » complexes où les électrons accrochent des partenaires éloignés, ce qui soulève des questions comme : « Quelles sont les caractéristiques essentielles des nombreux modèles dansants? » et « Comment pouvons-nous les exploiter pour améliorer la modélisation numérique? »

La recherche de M. Witczak-Krempa utilisera des méthodes analytiques et numériques novatrices qui empruntent des données pertinentes d’autres disciplines, par exemple l’information quantique et la théorie des cordes.

Tout comme les connaissances au sujet des transitions de phase ordinaires, comme la glace qui fond, sont importantes pour la société, les connaissances à propos de leurs contreparties quantiques deviennent elles aussi cruciales. Les résultats obtenus par M. Witczak-Krempa jetteront un nouvel éclairage sur des phénomènes cruciaux qui touchent les matériaux, comme la conductivité à haute température. Les applications possibles de ces matériaux vont du transport de l’électricité à faible coût à la dynamique des ordinateurs quantiques.

Biographie

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.

Prix et distinctions

  • 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

Affiliations et responsabilités

Enseignement et encadrement

Encadrement

Thèses et mémoires dirigés (dépôt institutionnel Papyrus)

2023

Intrication dans les systèmes de Hall quantiques : négativité logarithmique et autres mesures

Diplômé(e) : Geoffrion, Juliette
Cycle : Maîtrise
Diplôme obtenu : M. Sc.
2022

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

Diplômé(e) : Dupuis, Éric
Cycle : Doctorat
Diplôme obtenu : Ph. D.
2022

Hamiltoniens locaux et information quantique en dimensions réduites

Diplômé(e) : Boudreault, Christian
Cycle : Doctorat
Diplôme obtenu : Ph. D.
2022

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

Diplômé(e) : Godbout, Louis
Cycle : Maîtrise
Diplôme obtenu : M. Sc.
2022

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

Diplômé(e) : Longpré, Gabriel
Cycle : Maîtrise
Diplôme obtenu : M. Sc.
2021

Entropie d’intrication de régions squelettiques

Diplômé(e) : Vigeant, Alex
Cycle : Maîtrise
Diplôme obtenu : M. Sc.
2021

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

Diplômé(e) : Martin, Simon
Cycle : Maîtrise
Diplôme obtenu : M. Sc.
2021

Excitations et ergodicité des chaînes de spins quantiques critiques à partir de la dynamique classique hors d’équilibre

Diplômé(e) : Vinet, Stéphane
Cycle : Maîtrise
Diplôme obtenu : M. Sc.
2020

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

Diplômé(e) : Beaudin, Gabrielle
Cycle : Doctorat
Diplôme obtenu : Ph. D.

Projets

Projets de recherche

2023 - 2031

Canada Excellence Research Chair in Light-Matter Interactions in Photonic Materials

Chercheur principal : Carlos Silva
Sources de financement : SPIIE/Secrétariat des programmes interorganismes à l’intention des établissements
Programmes de subvention : PVXXXXXX-Chaire d'excellence en recherche du Canada
2023 - 2029

Highly entangled quantum matter

Chercheur principal : William Witczak-Krempa
Sources de financement : CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Programmes de subvention : PVX20965-(RGP) Programme de subvention à la découverte individuelle ou de groupe
2022 - 2029

Centre de recherches mathématiques (CRM)

Chercheur principal : Octavian Cornea
Co-chercheurs : 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 , 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 , 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 , Hugo Chapdelaine , 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 , Behrooz Yousefzadeh , Marc-Hubert Nicole , Rober Platt
Sources de financement : FRQNT/Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FQRNT)
Programmes de subvention : PVXXXXXX-(RS) Programme de regroupements stratégiques
2022 - 2029

Regroupement québécois sur les matériaux de pointe (RQMP)

Chercheur principal : François Schiettekatte
Sources de financement : FRQNT/Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FQRNT)
Programmes de subvention : PVXXXXXX-(RS) Programme de regroupements stratégiques
2021 - 2026

Canada Research Chair in Quantum Phase Transitions

Chercheur principal : William Witczak-Krempa
Sources de financement : SPIIE/Secrétariat des programmes interorganismes à l’intention des établissements
Programmes de subvention : PVX50399-Chaires de recherche du Canada
2024 - 2025

A new generation of hardware efficient superconducting qubits

Chercheur principal : Philippe St-Jean
Co-chercheurs : William Witczak-Krempa , Roger Melko , Sébastien Loranger
Sources de financement : CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Programmes de subvention : PVXXXXXX-Subventions Alliance - International Catalyseur quantique
2021 - 2024

Chiralité dans les matériaux quantiques

Chercheur principal : Louis L. Taillefer
Co-chercheurs : William Witczak-Krempa
Sources de financement : FRQNT/Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FQRNT)
Programmes de subvention : PV113724-(PR) Projets de recherche en équipe (et possibilité d'équipement la première année)
2016 - 2024

Dynamics and entanglement near quantum phase transitions

Chercheur principal : William Witczak-Krempa
Sources de financement : CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Programmes de subvention : PVX20965-(RGP) Programme de subvention à la découverte individuelle ou de groupe
2015 - 2023

CENTRE DE RECHERCHES MATHEMATIQUES (CRM)

Chercheur principal : Luc Vinet , Octavian Cornea
Co-chercheurs : 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
Sources de financement : FRQNT/Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FQRNT)
Programmes de subvention : PVXXXXXX-(RS) Programme de regroupements stratégiques
2020 - 2021

Supplément COVID-19 CRSNG_Dynamics and entanglement near quantum phase transitions

Chercheur principal : William Witczak-Krempa
Sources de financement : CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Programmes de subvention : 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

Chercheur principal : William Witczak-Krempa
Sources de financement : FRQNT/Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FQRNT)
Programmes de subvention : PVXXXXXX-(NC) Établissement de la relève professorale
2016 - 2021

Dynamics and entanglement near quantum phase transition

Chercheur principal : William Witczak-Krempa
Sources de financement : SPIIE/Secrétariat des programmes interorganismes à l’intention des établissements
Programmes de subvention : PVX50399-Chaires de recherche du Canada

Rayonnement

Publications et communications

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

  • Physique
  • Génie des matériaux et génie métallurgique

Champ d’expertise

  • Matière condensée: structure électronique, propriétés électrique, magnétiques et optiques
  • Physique de la matière condensée
  • Transitions de phase quantique
  • Frustration de spins quantiques
  • Systèmes d'électrons fortement correlés
  • Phases quantiques : géométriques, dynamiques ou topologiques
  • Information quantique
  • Théorie quantique des champs

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