Des photons à la Demande

Christophe Couteau

Un photon est la limite ultime mesurable de la lumière et demande par conséquent des détecteurs spécifiques à photons uniques. L’optique quantique et la photonique quantique sont des sous-domaines spécifiques de la physique qui nécessitent la création, la manipulation et la détection de photons uniques. Nous allons aborder plus spécifiquement la partie détection de photons uniques à base de technologies supraconductrices, et verrons quels sont les paramètres importants et quelles sont les applications qui en découlent.

Alain Aspect

Christophe Couteau, S. Moehl, Frank Tinjod +6 more

Dans le cadre de l'information et de la communication quantique, la nécessité d'avoir des photons uniques monomodes et à la demande se révèle cruciale. De récents travaux théoriques ont montré la possibilité de réaliser des portes logiques quantiques n'utilisant que de l'optique linéaire. C'est dans ce contexte que s'insère notre travail sur l'élaboration et l'utilisation de boîtes quantiques semi-conductrices II-VI comme “pistolet” à photons. Des expériences de dégroupement et d'interférences à 2 photons sont les premiers pas nécessaires pour caractériser notre source.

Michel H. Grosmann

Martin Bouillard

Ce travail porte sur le développement d'outils pour l'ingénierie quantique d'états non-classiques de la lumière. Trois axes différents sont étudiés qui, combinés ensembles, permettent d'obtenir un protocole efficace et polyvalent pour la génération d'états quantiques Ces états sont générés en tirant profit des avantages distincts des deux descriptions possibles de la lumière grâce à l'utilisation conjointe des variables discrètes et continues.Le premier axe repose sur la réalisation de superpositions arbitraires d’états de Fock à zéro et deux photons à partir de deux états à un photon indiscernables. Cette expérience permet, entre autre, de créer des superpositions d'états cohérents appelés états chats de Schrödinger optiques. Afin d'augmenter l'amplitude des états produits, une itération du procédé est possible.Pour pouvoir rendre possible cette itération, nous augmentons dans un premier temps le taux de production de notre ressource de base: le photon unique. Pour cela, nous installons deux cavités optiques synchrones qui permettent d'accroître la puissance crête des impulsions du laser, exaltant ainsi les effets non-linéaires à l'origine de la production des photons.Le dernier axe, consiste à réduire les problèmes liés à la création probabiliste des photons. Pour cela, une mémoire quantique a été implémentée, permettant de stocker puis d'extraire un photon sur demande. Le stockage d’états contenant un et deux photons a été réalisé. Ce dispositif permettra à terme, en synchronisant l'état stocké avec l'arrivée d'un autre photon, de créer des états chats à l'intérieur même de la cavité.