AVIS DE PROJET DE MARCHÉ (APM)

Solutions innovatrices Canada Volet de mise à l'essai - Appel de Propositions de Demande B2 EN578-22ISC4

Besoin :

Le Programme de Solutions innovatrices Canada – Volet Mise à l’essai est un programme de R et D visant à acquérir, tester et évaluer des biens et services précommerciaux en phase finale de développement (niveau de maturité technologique [NMT] de 7 à 9.

Travaux publics et Services gouvernementaux Canada (TPSGC) publie cet appel de propositions (AP) de demande (AP de Demande) au nom d’Innovation, Sciences et Développement économique (ISDE) Canada et à l'appui du Conseil national de recherches (CNRC), à la recherche de solutions novatrices pour tirer parti de la technologie quantique pour répondre aux exigences opérationnelles.

Plus précisément, le CNRC recherche des solutions dans le domaine de la technologie quantique pour répondre aux problèmes suivants :

• Imageur optique à biophotons au niveau quantique (détection quantique);
• Réfrigérateur à dilution à échelle réduite (Réfrigération de dispositifs quantiques); et
• Système de spectroscopie ultrasensible pour la photonique quantique (détection quantique).

Les détails relatifs à chaque problèmes sont décrits dans l`énoncés des problèmes ci-dessous.

Le but de cet AP de Demande vise à créer un bassin de propositions préqualifiées parmi lesquelles le CNRC peut sélectionner pour répondre à ses besoins opérationnels.

PÉRIODE DE SOLLICITATION : Du 3 février 2022 au 24 février 2022

Veuillez-vous reporter aux documents de sollicitation pour obtenir des informations sur la préparation des propositions et les instructions de soumission, les procédures d'évaluation et la méthode de sélection.

CONTENU CANADIEN : Ce besoin est uniquement limité aux produits et / ou services canadiens.

MINISTÈRES CHARGÉS DE LA MISE À L’ESSAI : Conseil national de recherches Canada (CNRC)

MÉCANISME DE FINANCEMENT : Contrat

VALEUR MAXIMALE DU MARCHÉ : Le financement maximal disponible pour tous les contrats résultant de l'appel de propositions s’élève à : 1.5M $

Ce besoin pourrait amener la création de plusieurs contrats.

VALEUR MAXIMALE DES CONTRATS : 550 000 $ CA les taxes applicables, les frais d'expédition et les frais de déplacement et de subsistance sont en sus, le cas échéant.

Ce financement approximatif ne constitue pas une garantie contractuelle. La divulgation est faite de bonne foi et n'engage pas le Canada à attribuer un contrat ou à passer un contrat pour le financement total approximatif.

Si le financement fiscal n'est plus disponible, les soumissionnaires seront avisés directement et un avis sera publié sur le Service électronique d'appels d'offres du gouvernement (SEAOG). Le processus d'attribution des contrats se poursuivra et les propositions en cours de négociation auront la priorité lorsque le financement sera disponible.

Les questions fréquemment posées, ainsi que les questions en cours des soumissionnaires recevront une réponse et pourrait être publiées dans un amendement au document d'avis sur AchatsetVentes.gc.ca.

DEMANDES DE RENSEIGNEMENTS :

Toutes les demandes de renseignements doivent être présentées à TPSGC.PASICVoletessai-APISCTestingStream.PWGSC@tpsgc-pwgsc.gc.ca au moins cinq jours civils avant la date de clôture. Les demandes de renseignements reçues après ce délai, pourraient ne pas recevoir de réponses.

DETAILS DES ÉNONCÉS DES PROBLÈMES :

Demande : Imageur optique à biophotons au niveau quantique (détection quantique)

Ministère émetteur : CNRC

Description/énoncé du problème

Les biophotons sont de la lumière ultra-faible (entre 1 et 1 000 photons/cm²/s) qui est émise spontanément par les systèmes biologiques, tels que les tissus et les animaux. Ils sont considérés comme étant d’origine non thermique. Bien que le spectre d’émission de cette longueur d’onde et le mécanisme de cette émission n’aient pas été clairement identifiés, la plupart des travaux ont été réalisés dans le domaine visible (en raison du manque de détecteurs ultrasensibles dans la fenêtre infrarouge à ondes courtes). Il est toutefois prouvé que les biophotons proviennent de la désintégration radiative d’espèces moléculaires excitées électroniquement dans le spectre visible et infrarouge à ondes courtes. Bien que le rôle et la fonction des biophotons soient encore à l’étude, on pense qu’ils participent à la communication cellulaire et indiquent l’état des tissus biologiques.

La principale difficulté de l’étude des biophotons réside dans leur intensité ultra-faible, qui nécessite des détecteurs ultrasensibles avec des niveaux de bruit très faibles. Pour résoudre la détection des biophotons dans les échantillons biologiques, nous avons besoin d’un système d’imagerie à photons uniques, couvrant le spectre du visible à l’infrarouge à ondes courtes, couplé à des filtres spectraux pour obtenir une résolution spatiale et spectrale. Ces composants doivent être intégrés à une plateforme unique et flexible qui allie une sensibilité, une résolution et des outils optiques suffisants pour effectuer des mesures de biophotons dans un ensemble diversifié d’échantillons biologiques.

Le Conseil national de recherches Canada doit pousser la détection des photons au niveau quantique pour les applications de recherche biologique. Nous invitons les innovateurs à développer un imageur optique préclinique de pointe qui couvre une vaste plage optique allant de 400 à 1 700 nm, avec une sensibilité de détection des photons élevée (niveau quantique) (1-1 000 photons/cm²/s), et une configuration adaptée pour l’imagerie des tissus et des animaux vivants.

La pertinence des innovations proposées sera évaluée en fonction de la manière dont elles abordent et résolvent l’énoncé du problème ci-dessus, lorsque cela est spécifié comme tel dans le présent avis et dans la grille d’évaluation.

Résultats essentiels

Les résultats suivants sont des résultats essentiels requis, auxquels les solutions proposées à l’énoncé du problème doivent répondre selon la SC4 de la grille d’évaluation à l'appendice 1 des documents de sollicitation de l'appel de propositions.

L’innovation proposée doit :

a) Être une application pratique de la détection quantique en fournissant une solution à l’énoncé du problème.

b) Représenter une amélioration significative de la sensibilité permettant de visualiser l’émission de photons uniques ultra-faibles à partir de systèmes vivants, y compris les biophotons dans un temps d’intégration de 60 s ou moins. Le bruit de lecture et le bruit d’obscurité doivent être maintenus à un minimum absolu.

c) Être flexible pour les études sur les tissus ex vivo et les petits rongeurs (souris et rat).

L’innovation proposée ne doit pas :

d) Être destinée à des applications d’imagerie clinique chez l’homme

L’innovation proposée doit être en mesure de démontrer les critères minimaux suivants pour un système d’imagerie optique :

e) Capacité à avoir une sensibilité quantique suffisante pour détecter une émission de photons dans la gamme de 1-1 000 photons/cm²/s et/ou aussi faible que le niveau de rayonnement thermique détecté à partir des tissus.

f) Capacité à détecter les photons dans la plage de détection optique souhaitée de 400 à 1 700 nm.

g) Possibilité de réaliser des études d’excitation de fluorescence grâce à un laser multiple capable d’exciter l’échantillon de 400 à 1 040 nm.

h) Possibilité d’imager plusieurs animaux (par exemple, 2 ou 3 animaux) sans ouvrir le système.

i) Intégrer des systèmes dotés de capacités de détection de la fréquence vidéo.

j) Capacité à ajuster et à collecter automatiquement l’émission à différentes longueurs d’onde (par exemple, roue à filtres avec un minimum de 8 fentes ou un détecteur de bande spectrale).

k) Possibilité d’ajuster automatiquement la platine de l’échantillon dans les directions X, Y et Z pour la mise au point de l’échantillon.

l) Le système d’imagerie doit être contenu et fonctionner dans une chambre complètement sombre pour l’imagerie d’échantillons vivants.

m) Intégrer l’anesthésie gazeuse et le balayage des gaz pour l’imagerie des animaux vivants (c’est-à-dire les souris et/ou les rats).

n) Possibilité de contrôler la température de l’animal.

o) Intégration d’entrées de tubes de cathéter pour les injections de médicaments.

p) Intégrer un contrôle logiciel automatisé de l’exposition à la lumière de l’échantillon et/ou de la détection, de manière dynamique, pour obtenir un signal maximal tout en évitant la saturation du système à différents points temporels.

q) Intégrer un logiciel pour l’affichage et l’analyse d’images de cartes thermiques, y compris la normalisation de l’intensité entre diverses expositions et paramètres de détection à différents moments, et la possibilité de dériver des informations sur l’intensité photonique à partir d’images capturées en utilisant divers outils de sélection de régions d’intérêt.

Résultats supplémentaires

Les résultats supplémentaires suivants des solutions proposées à l’énoncé du problème seront notés selon la PR7 de la grille d’évaluation à l'appendice 1 des documents de sollicitation de l'appel de propositions.

Pour être considérée comme ayant atteint les résultats supplémentaires et dans quelle mesure, l’innovation proposée doit démontrer :

a) Contrôle logiciel complet du matériel (par exemple, scène, objectif, longueurs d’onde, filtres).

b) Être flexible pour passer des tissus ex vivo aux animaux vivants.

c) Avoir un logiciel convivial pour une utilisation facile par les biologistes.

Demande : Réfrigérateur à dilution à échelle réduite (Réfrigération de dispositifs quantiques)

Ministère émetteur : CNRC

Description/énoncé du problème

Les deux dernières décennies ont été marquées par une croissance incroyable de la recherche sur les nouvelles technologies quantiques, qui ont le potentiel de transformer radicalement la façon dont notre société évolue. En effet, il est généralement admis que nous sommes à l’aube de la révolution quantique 2.0 (la révolution quantique 1.0 concernait auparavant le transistor et le laser). Le Canada est l’un des leaders mondiaux de la recherche fondamentale en matière de technologie quantique. Le défi consiste maintenant à transférer ces connaissances vers de nouveaux secteurs. Il est également de plus en plus reconnu que pour optimiser les technologies quantiques, l’hybridation des plateformes quantiques sera nécessaire. Par exemple, si les photons sont la plateforme évidente pour transmettre des informations sur de longues distances parce qu’ils n’interagissent que faiblement avec l’environnement, cette même propriété rend difficile l’utilisation des photons pour des opérations logiques. L’hybridation permet à chaque plateforme quantique (spins, qubits supraconducteurs, atomes, défauts, fermions de Majorana, etc.) d’accomplir la tâche pour laquelle elle est la mieux adaptée. La plupart des technologies quantiques, pour les besoins de la cohérence, utilisent un système qui refroidit les dispositifs quantiques à des températures aussi basses que 10 mK, à savoir réfrigérateurs à dilution (par exemple, chaque ordinateur quantique à onde D est livré avec un réfrigérateur à dilution). L’industrie des réfrigérateurs à dilution connaît actuellement une croissance accélérée de ~10 % par an en raison de la demande accrue de nouvelles technologies quantiques, mais seule une poignée d’entreprises à l’extérieur du Canada les produisent et les délais d’attente pour l’achat de systèmes sont longs. Si les réfrigérateurs à dilution reposent sur une technologie et un concept physique relativement anciens, ils ont connu une révolution il y a une dizaine d’années lorsque la technologie sans cryogène a été introduite (c’est-à-dire qu’il n’est plus nécessaire d’utiliser de l’hélium ou de l’azote liquide pour atteindre ces températures). En dépit de ces évolutions, les systèmes sont toujours très grands et complexes, nécessitant en principe un laboratoire entier dédié pour les accueillir et un personnel formé au doctorat pour les faire fonctionner. Cela limite leur accessibilité pour les chercheurs en sciences quantiques et le développement des futurs secteurs qui pourraient en tirer parti. Il est également important de noter que le refroidissement des dispositifs quantiques implique bien plus que la simple production de températures froides. Par exemple, l’interaction électron-phonon, principale voie de refroidissement des électrons dans les dispositifs quantiques à semi-conducteurs, est égale à T⁵ (T étant la température). Ainsi, avec le refroidissement, il devient difficile de les refroidir, même s’ils sont montés sur une plaque qui est elle- même froide (c’est-à-dire que la puissance de refroidissement n’est pas la principale préoccupation). Ces considérations cryogéniques sont laissées à l’utilisateur final, ce qui nécessite une expertise très spécialisée et limite leur adoption. S’il ne fait aucun doute qu’il existe des applications pour lesquelles ces réfrigérateurs à dilution volumineux et complexes sont nécessaires, ce n’est pas le cas pour de nombreuses applications, sinon la plupart.

Le défi consiste à surmonter les obstacles techniques pour construire un réfrigérateur à dilution de démonstration, facile à utiliser, en version « de table », qui serait quatre à cinq fois plus petit (tous composants compris) que ceux actuellement disponibles. Ce réfrigérateur à dilution devrait également être construit en veillant tout particulièrement à être adapté à l’hybridation des plateformes quantiques. Un exemple de système quantique hybride pour lequel un tel cryostat pourrait être utilisé, parmi beaucoup d’autres, est un répéteur quantique pour les communications quantiques, où des qubits optiques volants interagissent avec des qubits à l’état solide. Les qubits volants sont utilisés pour transférer les informations quantiques, tandis que les qubits à l’état solide effectuent les opérations nécessaires au protocole de téléportation quantique. L’hybridation aurait lieu sur le réfrigérateur de dilution. Le système de table doit être facile à utiliser sans connaissances spécialisées, permettre un accès facile à la région à basse température avec suffisamment d’espace pour que l’utilisateur puisse ajouter des composants quantiques complexes (par exemple, une table optique miniaturisée à ultra-basse température) et offrir un délai d’exécution rapide (24 heures) pour le remplacement du dispositif quantique. Nous pensons qu’un tel système permettrait d’étendre la disponibilité et l’utilisation des réfrigérateurs à dilution, contribuant ainsi à donner naissance à de nouvelles technologies quantiques.

La pertinence des innovations proposées sera évaluée en fonction de la manière dont elles abordent et résolvent l’énoncé du problème ci-dessus, lorsque cela est spécifié comme tel dans le présent avis et dans la grille d’évaluation.

Résultats essentiels

Les résultats suivants sont des résultats essentiels requis, auxquels les solutions proposées à l’énoncé du problème doivent répondre selon la SC4 de la grille d’évaluation à l'appendice 1 des documents de sollicitation de l'appel de propositions.

L’innovation proposée doit :

a) Être une application pratique de la détection quantique en fournissant une solution à l’énoncé du problème.

b) Représenter une amélioration par rapport aux technologies actuelles de réfrigérateurs à dilution en termes de facilité d’utilisation.

c) Présenter un coût et un encombrement qui rendent réaliste son utilisation à grande échelle dans différents contextes expérimentaux (universitaires, gouvernementaux et industriels).

d) Être sûr et légal pour pouvoir être intégré aux laboratoires scientifiques.

Le réfrigérateur à dilution doit également être en mesure de démontrer les critères minimaux suivants dans un cadre de laboratoire :

e) Ne pas nécessiter l’utilisation de produits cryogéniques tels que l’hélium liquide.

f) Atteindre des températures de 30 mK ou moins et disposer d’une puissance de refroidissement suffisante (250 microW à 100 mk) pour intégrer de nouveaux composants pour de futures expériences.

g) Permettre l’acheminement précis (avec une précision de l’ordre du micromètre) des photons vers les dispositifs à la fois par visibilité directe et par fibre optique sans compromettre la température.

h) Intégrer suffisamment de câblage électronique couvrant un large spectre (jusqu’aux fréquences en GHz) pour faire fonctionner et lire les qubits sans compromettre la température.

i) Permettre le contrôle des qubits magnétiques par l’application d’un champ magnétique de 5T minimum.

j) Avoir une empreinte suffisamment petite (3 à 4 fois plus petite que les systèmes existants) pour s’intégrer aux expériences sur table optique.

k) L’isolation vibratoire doit être évaluée et correspondre ou dépasser les systèmes existants.

l) Prévoyez un temps d’échange d’échantillons de 24 heures ou moins.

Résultats supplémentaires

Les résultats supplémentaires suivants des solutions proposées à l’énoncé du problème seront notés selon la PR7 de la grille d’évaluation à l'appendice 1 des documents de sollicitation de l'appel de propositions.

Pour être considérée comme ayant atteint les résultats supplémentaires et dans quelle mesure, l’innovation proposée doit :

a) Prendre en charge divers types de technologies de qubits, notamment les qubits photoniques, de spin et de charge.

b) Être robuste et permettre des expériences de longue durée sans interruptions.

La conception réussie du réfrigérateur à dilution devrait permettre l’exploitation de nouvelles technologies quantiques hybrides. Cela se traduit par :

c) Capacité à atteindre des températures cryogéniques adaptées à la mise en œuvre de qubits à l’état solide.

d) Possibilité de coupler des qubits optiques « volants » avec des qubits à l’état solide.

e) Capacité à contrôler électroniquement et à lire les qubits.

f) Capacité à contrôler et à faire fonctionner des qubits de spin.

Par ailleurs, en termes d’utilisation et d’installation en laboratoire, la conception proposée devrait offrir les possibilités suivantes :

g) Échange rapide d’échantillons.

h) Utilisation plus facile que les technologies actuelles de réfrigérateurs à dilution. Les non-experts n’ayant aucune formation en cryogénie doivent pouvoir l’utiliser.

i) Intégration plus facile aux équipements de laboratoire existants, tels que les tables optiques, en réduisant la taille de l’équipement

Demande : système de spectroscopie ultrasensible pour la photonique quantique (détection quantique)

Ministère émetteur : CNRC

Description/énoncé du problème

L’imagerie et la spectroscopie quantiques des photons infrarouges à ondes courtes (SWIR) (1 à 1,7 um) constituent un défi majeur pour le développement technologique, notamment la construction de sources de photons, la détection quantique et la communication quantique. Le bruit du courant d’obscurité et le processus de lecture sont des problèmes persistants dans les détecteurs de réseau SWIR de pointe, car ils réduisent le rapport signal/bruit. Nous souhaitons établir et valider des innovations techniques de pointe qui permettent l’imagerie et l’analyse spectrale des signaux optiques faibles du SWIR qui apparaissent dans les technologies de photonique quantique, y compris le développement de sources de photons. Nous recherchons des pionniers pour conduire de nouvelles innovations qui améliorent le rapport signal/bruit dans la technologie de détection infrarouge à ondes courtes, permettant le développement de nouvelles technologies photoniques quantiques.

Nous invitons les innovateurs à développer un système de spectroscopie par imagerie adapté aux technologies quantiques, en particulier au développement et à la caractérisation des sources de photons.

La pertinence des innovations proposées sera évaluée en fonction de la manière dont elles abordent et résolvent l’énoncé du problème ci-dessus, lorsque cela est spécifié comme tel dans le présent avis et dans la grille d’évaluation.

Résultats essentiels

Les résultats suivants sont des résultats essentiels requis, auxquels les solutions proposées à l’énoncé du problème doivent répondre selon la SC4 de la grille d’évaluation à l'appendice 1 des documents de sollicitation de l'appel de propositions.

Le système de l’innovation proposé doit :

1. Être capable de fonctionner soit comme un dispositif d’imagerie à réseau bidimensionnel (mode imagerie), soit comme un spectromètre d’imagerie pour caractériser les sources de photons (mode spectroscopie).
2. Être capable de détecter des photons avec une efficacité quantique >0,65 sur la plage spectrale de 1 à 1,55 um.
3. Représenter une amélioration de la performance signal/bruit par rapport à la technologie de pointe existante.
4. Présenter un bruit total inférieur à 25 électrons par pixel pour un temps d’intégration de 2 secondes lorsque la cible d’imagerie et son environnement sont à 20C.
5. Présenter un bruit total inférieur à 20 électrons par pixel pour un temps d’intégration de 0,5 seconde lorsque la cible d’imagerie et son environnement sont à 20C.
6. En mode imagerie : obtenir un rapport signal/bruit supérieur à 10 pour moins de 450 photons incidents par pixel pendant un temps d’intégration de 2 secondes.
7. En mode imagerie : obtenir un rapport signal/bruit supérieur à 10 pour moins de 350 photons incidents par pixel pendant un temps d’intégration de 0,5 seconde.
8. En mode spectroscopie : présenter une efficacité de transmission d’au moins 50 % entre le port d’entrée optique du dispositif et la matrice du plan focal.
9. En mode spectroscopie : permettre une imagerie directe en espace libre sur la fente d’entrée.
10. En mode spectroscopie : doit être équipé d’un adaptateur de fibre pour les connexions FC et SMA, y compris le contrôle de la position transversale de l’extrémité de la fibre par rapport à la fente d’entrée.
11. En mode spectroscopie : doit permettre le contrôle manuel ou automatique de la largeur de la fente d’entrée.
12. En mode spectroscopie : atteindre une résolution inférieure à 5 nm pour une acquisition en une seule fois de 1 000 à 1 600 nm.
13. En mode spectroscopie : réglage automatique entre les paramètres de haute et de basse résolution.
14. En mode spectroscopie : obtenir les standards de portée et de résolution requis et souhaités en acquisition single-shot.
15. Inclure une source lumineuse pour l’étalonnage de la longueur d’onde en mode spectroscopie.
16. Inclure une source lumineuse pour l’étalonnage de l’intensité en mode spectroscopie.
17. Inclure le logiciel et le matériel de contrôle pour l’acquisition et l’affichage des données.
    1. Le logiciel doit inclure le traçage en direct des données du spectre avec un affichage calibré des longueurs d’onde.
    2. Le logiciel doit inclure une routine d’étalonnage de la longueur d’onde en mode spectroscopie.
    3. Le logiciel doit permettre l’exportation en direct des données vers des logiciels tiers, tels que MATLAB et Python.
    4. Le logiciel doit être disponible pour être installé sur au moins huit (8) ordinateurs distincts.
    5. Spécifications pour le matériel informatique nécessaire au contrôle du spectromètre d’imagerie et de tout autre laser ou source de lumière
18. En mode spectroscopie : le système doit comprendre un système de diodes laser à ondes continues accordables pour l’ensemencement des sources de paires de photons. Les lasers à diodes accordables doivent :
    1. Être ajustables de 660 à 673 nm avec une puissance de sortie moyenne >15 mW, une largeur de ligne <400 kHz et une stabilité de fréquence <150 MHz/K
    2. Être ajustables de 805 à 840 nm avec une puissance de sortie moyenne >50 mW, une largeur de ligne <400 kHz et une stabilité de fréquence <150 MHz/K
    3. Être ajustables de 890 à 910 nm avec une puissance de sortie moyenne >50 mW, une largeur de ligne <400 kHz et une stabilité de fréquence <150 MHz/K
    4. Comprendre des adaptateurs de fibres pour le couplage des fibres de chaque faisceau
    5. Comprendre un isolateur optique pour chaque plage de longueur d’onde de fonctionnement
19. Avoir une réponse linéaire à la puissance optique de >98 % sur la gamme dynamique du réseau de détecteurs et sur la gamme dynamique complète de chaque pixel.
20. Obtenir une opérabilité des pixels de >99 % sur l’ensemble de la matrice de pixels.

Résultats supplémentaires

Les résultats supplémentaires suivants des solutions proposées à l’énoncé du problème seront notés selon la PR7 de la grille d’évaluation à l'appendice 1 des documents de sollicitation de l'appel de propositions.

Pour être considérée comme ayant atteint les résultats supplémentaires et dans quelle mesure, l’innovation proposée doit :

1. Inclure un exemple de mise en œuvre de l’exportation en direct de données vers des logiciels tiers, tels que MATLAB et Python.
2. Être conçu pour minimiser l’impact du bruit de fond thermique, y compris tout blindage nécessaire.
3. Permettre l’imagerie dans une seule dimension spatiale lorsqu’il fonctionne en mode spectroscopie.
4. Si un liquide de refroidissement externe est nécessaire pour obtenir des performances optimales, il doit pouvoir fonctionner sans ajout manuel d’un liquide de refroidissement externe.
5. En mode spectroscopie : le système doit atteindre une résolution <0,5 nm pour une gamme spectrale supérieure à 200 nm centrée sur 1 100 nm.
6. En mode spectroscopie : le système doit atteindre une résolution <0,5 nm pour une gamme spectrale supérieure à 200 nm centrée sur 1 300 nm.
7. En mode spectroscopie : le système doit atteindre une résolution <0,5 nm pour une gamme spectrale supérieure à 200 nm centrée sur 1 500 nm.
8. En mode spectroscopie : le système doit permettre un réglage continu de la longueur d’onde centrale du détecteur sur toute la plage de fonctionnement.
9. Inclure un logiciel qui permet le regroupement et le traçage de régions sélectionnées du détecteur.