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Quantum Plasmonics experiments : wave-particle duality of the surface plasmon and entanglement of a photon with a surface plasmon.

Marie-Christine Dheur

Published Apr 26, 2016• 0 citations
OpenAlex

Abstract

Nous présentons deux expériences de plasmonique quantique, c’est-à-dire des expériencesd’optique quantique ayant pour support des plasmons de surface. Dans la première expérience, nous montrons la dualité onde-corpuscule d’un plasmon de surface unique (1) en utilisant la démarche de l’article de Philippe Grangier, Gérard Roger et Alain Aspect (2) sur les interférences à un photon unique. Dans la deuxième expérience, nous mettons en évidence les propriétés d’intrication entre un photon et un plasmon de surface. Nous produisons des photons intriqués en polarisation et les séparons spatialement.

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•Apr 26, 2016•0 citations

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•Apr 26, 2016•0 citations

Quantum Entanglement of Surface Plasmons

Xi‐Feng Ren, Yong-Jing Cai, Ming Li +2 more

Here we introduce our recent works on quantum plasmonics: plasmon on-chip quantum interference, generation and propagation of plasmon entanglement and two-plasmon N00N state in a nanoscale waveguide. Our works can bridge nanophotonics and quantum optics.

•Jan 1, 2018•0 citations

Source de photons uniques et interférences à un seul photon. De l'expérience des fentes d'Young au choix retardé.

V. Jacques

Ce mémoire est divisé en deux parties indépendantes. Dans la première partie, nous étudions la dualité onde-corpuscule pour un photon unique émis par excitation impulsionnelle d'un centre coloré NV individuel dans un nanocristal de diamant. Nous présentons dans un premier temps une expérience d'interférence à un photon réalisée avec un biprisme de Fresnel et par conséquent très proche conceptuellement de l'expérience standard des trous d'Young. Cette expérience permet de discuter de la complémentarité entre interférence et connaissance du chemin suivi par la particule dans l'interféromètre. Pour pénétrer davantage dans les problèmes conceptuels soulevés par la dualité onde-corpuscule, nous décrivons ensuite la réalisation expérimentale de l'expérience de pensée de "choix retardé", qui fût proposée par J. A. Wheeler au début des années soixante-dix. La deuxième partie du mémoire est dédiée à l'amélioration des performances de sources de photons uniques. Nous décrivons ainsi la mise au point d'une nouvelle source de photons uniques fondée sur l'émission d'un centre coloré individuel à base d'impuretés de nickel dans le diamant, dont les propriétés d'émission sont bien adaptées à la cryptographie quantique en espace libre. Nous avons également mis en oeuvre une technique originale qui améliore de façon significative la photostabilité de molécules individuelles à température ambiante.

•Nov 13, 2007•1 citation

Quantum Interference and Entanglement of Surface Plasmons

James S. Fakonas

Surface plasma waves arise from the collective oscillations of billions of electrons at the surface of a metal in unison. The simplest way to quantize these waves is by direct analogy to electromagnetic fields in free space, with the surface plasmon, the quantum of the surface plasma wave, playing the same role as the photon. It follows that surface plasmons should exhibit all of the same quantum phenomena that photons do, including quantum interference and entanglement. Unlike photons, however, surface plasmons suffer strong losses that arise from the scattering of free electrons from other electrons, phonons, and surfaces. Under some circumstances, these interactions might also cause “pure dephasing,” which entails a loss of coherence without absorption. Quantum descriptions of plasmons usually do not account for these effects explicitly, and sometimes ignore them altogether. In light of this extra microscopic complexity, it is necessary for experiments to test quantum models of surface plasmons. In this thesis, I describe two such tests that my collaborators and I performed. The first was a plasmonic version of the Hong-Ou-Mandel experiment, in which we observed two-particle quantum interference between plasmons with a visibility of 93 ± 1%. This measurement confirms that surface plasmons faithfully reproduce this effect with the same visibility and mutual coherence time, to within measurement error, as in the photonic case. The second experiment demonstrated path entanglement between surface plasmons with a visibility of 95 ± 2%, confirming that a path-entangled state can indeed survive without measurable decoherence. This measurement suggests that elastic scattering mechanisms of the type that might cause pure dephasing must have been weak enough not to significantly perturb the state of the metal under the experimental conditions we investigated. These two experiments add quantum interference and path entanglement to a growing list of quantum phenomena that surface plasmons appear to exhibit just as clearly as photons, confirming the predictions of the simplest quantum models.

•Jan 8, 2015•0 citations

Synchronisation toute optique d’un réseau de communication quantique

Bin Ngah, Lufti Arif

Ce manuscrit expose le developpement de ressources fondamentales pour les communications quantiques a longues distances basees sur les technologies des fibres optiques telecoms et des guides d'onde optiques non lineaires. Apres une introduction generale sur les communications quantiques, cette these est structuree en trois parties principales. La premiere partie illustre le developpement de deux sources pour la generation de paires de photons intriques en polarisation et emis a une longueur d'onde telecom via conversion parametrique spontanee (SPDC) dans des guides d'ondes non lineaires integres sur niobate de lithium periodiquement polarise. Les sources s'appuient respectivement sur un accord de phase de type-II et un accord de phase de type-0 et sur des solutions de filtrage et d'interferometrie mises en place apres le cristal non lineaire. Dans la seconde partie, sont discutees les realisations de deux sources de photons uniques annonces haut debit. La premiere s'appuie sur le multiplexage spatial sur puce de photons uniques annonces. La seconde exploite le multiplexage temporel passif grâce a l'utilisation d'un laser telecom cadence a 10 GHz. Enfin, nous presentons une approche tout-optique visant la synchronisation de sources distantes de paires de photons intriques, agencees selon une architecture de type relais quantique distribue. Cette technique innovante repose sur l'utilisation d'un laser telecom impulsionnel en tant qu'horloge optique de reference. Cette horloge autorise la synchronisation de l'emission de paires de photons dans la bande C des telecoms en deux lieux distants. Des resultats preliminaires d'interference a deux photons sont montres et discutes.

•Dec 11, 2015•0 citations
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