Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Géneration d’états comprimés en simple passage et modes spatio-temporels

Luca La Volpe

Published Mar 19, 2019• 0 citations
Publisher

Abstract

Ma thèse concerne une analyse théorique et expérimentale de la nature multimode de la lumière comprimée générée par la conversion paramétrique (PDC). La lumière quantique est générée à partir du passage unique d'une impulsion de pompe femtoseconde à travers un cristal non linéaire. L'absence de cavité pour la lumière quantique nécessite un traitement théorique complet de l'hamiltonien de la PDC dans le domaine spatial et temporel, ainsi que des modes compressés couplés spatio-temporellement. Du côté expérimental, un module de mise en forme d’impulsions permet un contrôle complet du mode spectral de l’oscillateur local utilisé pour caractériser la source par détection homodyne. La distribution multimodale de la lumière comprimée est démontrée expérimentalement en mettant en forme l'oscillateur local selon différents modes spectraux et spatiaux.

DOI
10.70675/387b1755z9276z4879zbdb4zc3601dc94e39

Related papers

Single-Pass Squeezing And Spatio-temporal Modes

Luca La Volpe

Ma thèse concerne une analyse théorique et expérimentale de la nature multimode de la lumière comprimée générée par la conversion paramétrique (PDC). La lumière quantique est générée à partir du passage unique d'une impulsion de pompe femtoseconde à travers un cristal non linéaire. L'absence de cavité pour la lumière quantique nécessite un traitement théorique complet de l'hamiltonien de la PDC dans le domaine spatial et temporel, ainsi que des modes compressés couplés spatio-temporellement. Du côté expérimental, un module de mise en forme d’impulsions permet un contrôle complet du mode spectral de l’oscillateur local utilisé pour caractériser la source par détection homodyne. La distribution multimodale de la lumière comprimée est démontrée expérimentalement en mettant en forme l'oscillateur local selon différents modes spectraux et spatiaux.

•Mar 19, 2019•0 citations

Génération et manipulation de peignes de fréquences quantiques multimodes

R. Medeiros de Araújo

Cette these est consacree a l'etude experimentale et theorique des proprietes quantiques d'un Oscillateur Parametrique Optique pompe en mode synchrone (SPOPO) en dessous du seuil. Les relations d'entree-sortie du champ quantique sont etablies pour un tel dispositif en utilisant un formalisme symplectique a la fois en temps et en frequence. On predit que le champ produit est dans un etat fortement multimode ou les modes comprimes sont des peignes de frequences de differents profils spectraux/temporels. On le demontre experimentalement a l'aide d'un SPOPO compose d'une cavite en anneau et un cristal non-lineaire pompe par un train d'impulsions femtoscondes a 400 nm. Les etats generes sont mesures par une detection homodyne avec mise en forme de l'oscillateur local. Cela permet la construction d'une matrice de covariance dans une base de pixels de frequences et la mise en evidence des correlations quantiques entre les differentes regions du spectre optique. La diagonalisation de cette matrice donne les modes decorreles en bruit et les niveaux de compression de bruit respectifs. La generation d'etats decrits par au moins 4 modes decorreles dans des etats comprimes se propageant dans le meme faisceau a ete demontree. Les resultats plus recents montrent des etats a 8 modes, ouvrant la voie a la generation extensible d'etats fortement multimodes de la lumiere.

•Jan 1, 2012•0 citations

Génération et manipulation de peignes de fréquences quantiques multimodes

R. Medeiros de Araújo

Cette thèse est consacrée à l'étude expérimentale et théorique des propriétés quantiques d'un Oscillateur Paramétrique Optique pompé en mode synchrone (SPOPO) en dessous du seuil. Les relations d'entrée-sortie du champ quantique sont établies pour un tel dispositif en utilisant un formalisme symplectique à la fois en temps et en fréquence. On prédit que le champ produit est dans un état fortement multimode où les modes comprimés sont des peignes de fréquences de différents profils spectraux/temporels. On le démontre expérimentalement à l'aide d'un SPOPO composé d'une cavité en anneau et un cristal non-linéaire pompé par un train d'impulsions femtoscondes à 400 nm. Les états générés sont mesurés par une détection homodyne avec mise en forme de l'oscillateur local. Cela permet la construction d'une matrice de covariance dans une base de pixels de fréquences et la mise en évidence des corrélations quantiques entre les différentes régions du spectre optique. La diagonalisation de cette matrice donne les modes décorrélés en bruit et les niveaux de compression de bruit respectifs. La génération d'états décrits par au moins 4 modes décorrélés dans des états comprimés se propageant dans le même faisceau a été démontrée. Les résultats plus récents montrent des états à 8 modes, ouvrant la voie à la génération extensible d'états fortement multimodes de la lumière.

•Nov 19, 2012•0 citations

Optique quantique multimode pour le traitement de l'information quantique

Élie Gouzien

Cette thèse étudie l’optique quantique multimode, aussi bien du point de vue de la génération que celui de la détection. Elle s’articule autour de trois volets. Nous étudions la génération de lumière comprimée multimode dans une cavité. Pour cela nous considérons la forme la plus générale de hamiltonien quadratique, permettant entre autres de décrire l’utilisation de plusieurs pompes dans un matériau effectuant du mélange à quatre ondes. Une approche combinant fonctions de Green et décompositions de matrices symplectiques est décrite. Cette théorie générique est appliquée à des cas particuliers. Dans un premier temps, des exemples en basse dimension sont donnés. Ensuite, une configuration d’oscillateur paramétrique optique pompé de manière synchrone (SPOPO) est décrite et étudiée ; les résultats obtenus montrent que ce système a un comportement très différent de celui du SPOPO utilisant une non-linéarité d’ordre 2. Ces travaux ouvrent la voie à la réalisation de peignes de fréquences quantiques avec des micro-résonateurs en anneau gravés sur silicium. Un autre problème examiné est celui de prendre en compte l’information temporelle obtenue lors du clic d’un détecteur de photon unique. Pour cela nous utilisons un formalisme multimodal temporel afin d’expliciter les opérateurs décrivant la mesure. Les principaux défauts des détecteurs réels, dont la gigue temporelle, l’efficacité finie et les coups d’obscurité sont pris en compte. L’utilisation des opérateurs est illustrée par la description d’expériences usuelles de l’optique quantique. Enfin, on montre que la lecture du temps de clic du détecteur permet d’améliorer la qualité de l’état généré par une source de photons annoncés. En troisième partie nous présentons un schéma de génération d’intrication hybride entre variables continues et discrètes, pour laquelle la partie discrète est encodée temporellement. Ce schéma est analysé en détail vis-à-vis de sa résistance aux imperfections expérimentales.

•Dec 17, 2019•0 citations

Optique quantique dans les oscillateurs paramétriques optiques : du monomode au multimode

Agnès Maître

Une source de lumière comporte des bruits d'origine classique (dus aux vibrations mécaniques, aux fluctuations thermiques...) qu'il est en principe toujours possible d'éliminer et un bruit d'origine spécifiquement quantique lié à la nature corpusculaire de la lumière. Ce bruit de photon appelé aussi bruit quantique standard ou bruit de grenaille a longtemps été considéré comme une limite infranchissable pour la sensibilité des mesures optiques. On sait maintenant qu'il existe des états du champ électromagnétique qui permettent de dépasser cette 'limite quantique standard'. Ces états comprimés du champ sont dans la plupart des cas créés par des effets d'optique non linéaire. En particulier, ils peuvent être produits par un Oscillateur Paramétrique Optique (OPO). Un OPO constitué par un cristal non-linéaire inséré dans une cavité optique, et excité par une onde pompe intense, génère par effet paramétrique deux nouvelles ondes dites signal et complémentaire. Il est possible de réduire sous le bruit quantique standard les fluctuations associées à ces trois ondes. En particulier, par interaction paramétrique, un photon de pompe est converti simultanément en un photon du signal et un photon du complémentaire. Un OPO génère ainsi des faisceaux corrélés temporellement au niveau quantique et appelés faisceaux jumeaux. De plus, lorsque la pompe est une onde plane, et que les fréquences du signal et complémentaire sont voisines, par l'interaction paramétrique signal et complémentaires sont émis symétriquement par rapport à la direction de propagation de la pompe et sont donc aussi corrélés spatialement au niveau quantique. La réduction sous la limite quantique standard du bruit de l'onde pompe réfléchie par la cavité est une illustration des potentialités de compression de l'OPO. Celle-ci a été mise en évidence dans un OPO fonctionnant avec un cristal à quasi accord de phase et émettant des faisceaux à une longueur d'onde voisine de 2Μm. Les faisceaux jumeaux constituent un autre exemple de faisceaux non-classiques émis par l'OPO. Ils peuvent être utilisés pour améliorer la sensibilité ultime de certaines mesures. En particulier, la corrélation de faisceaux jumeaux a été exploitée pour réaliser une mesure d'absorption dans le rubidium avec une sensibilité non limitée par le bruit quantique standard. Dans un OPO dégénéré en modes transverses, pour lequel l'émission est multimode, la compression des fluctuations peut s'observer en théorie à l'échelle locale en ne mesurant le bruit que sur une partie du faisceau. De plus un tel OPO doit permettre d'observer des corrélations quantiques spatiales entre différentes parties des faisceaux. Expérimentalement, il a été montré que dans un OPO confocal, l'émission, multimode, possède des corrélations locales. Des faisceaux possédant une corrélation quantique spatiale ont permis de mesurer le petit déplacement d'un faisceau avec une sensibilité supérieure à la limite quantique standard.

•Dec 18, 2002•0 citations

Time and Frequency Multiplexing for Continuous-Variable Quantum Networks

Francesca Sansavini

Multiplexage temporel et fréquentiel pour les réseaux quantiques à variables continues Les champs de lumière quantique multimode ont émergé en tant qu'outil prometteur pour la génération d'états intriqués multipartites, aussi appelés états cluster, et pour l'avancement des technologies de l'information quantique à variables continues (CV). Dans notre approche, les nœuds du réseau intriqué représentent des modes temporels/fréquentiels du champ électromagnétique, tandis que les liens correspondent à des corrélations d'intrication adaptées. Dans cette thèse, nous démontrons la génération d'états comprimés multimodes qui sont multiplexés à la fois dans le domaine temporel et spectral. Notre configuration est basée sur une série d'impulsions ultracourtes qui alimentent un processus de conversion paramétrique descendante spontanée dans un guide d'ondes non linéaire périodiquement polarisé de KTP. Dans ce contexte, nous avons produit le plus grand nombre de modes spectraux de vide comprimé mesurés par détection homodyne dans une configuration à passage unique. De plus, nous avons effectué des mesures impulsion par impulsion, confirmant l'existence de la structure spectrale multimode au niveau de l’impulsion individuelle ; ceci ouvre la voie à la génération de structures intriquées au taux de répétition du laser. Alors que le multiplexage temporel a déjà permis la génération des plus grands états de cluster CV, la compression multimode dans les modes spectraux d'une source femtoseconde offre une reconfigurabilité complète du réseau d'intrication. En plus de la génération de réseaux intriqués multiplexés, cette thèse explore d'autres types d'applications du traitement de l'information quantique exploitant la lumière comprimée multimode. Le grand nombre de modes pulsés nous permet d'implémenter des marches quantiques sur un graphe à des fins de recherche (de façon analogue à l’algorithme de Grover). De plus, la lumière comprimée multimode a également été exploitée dans ce travail pour étudier le domaine des simulations quantiques, et en particulier pour observer l'émergence d'effets de synchronisation quantique.

Työväentutkimus Vuosikirja•Dec 14, 2023•0 citations
Ma thèse concerne une analyse théorique et expérimentale de la nature multimode de la lumière comprimée générée par la conversion paramétrique (PDC). La lumière quantique est générée à partir du passage unique d'une impulsion de pompe femtoseconde à travers un cristal non linéaire. L'absence de cavité pour la lumière quantique nécessite un traitement théorique complet de l'hamiltonien de la PDC dans le domaine spatial et temporel, ainsi que des modes compressés couplés spatio-temporellement. Du côté expérimental, un module de mise en forme d’impulsions permet un contrôle complet du mode spectral de l’oscillateur local utilisé pour caractériser la source par détection homodyne. La distribution multimodale de la lumière comprimée est démontrée expérimentalement en mettant en forme l'oscillateur local selon différents modes spectraux et spatiaux.
Ma thèse concerne une analyse théorique et expérimentale de la nature multimode de la lumière comprimée générée par la conversion paramétrique (PDC). La lumière quantique est générée à partir du passage unique d'une impulsion de pompe femtoseconde à travers un cristal non linéaire. L'absence de cavité pour la lumière quantique nécessite un traitement théorique complet de l'hamiltonien de la PDC dans le domaine spatial et temporel, ainsi que des modes compressés couplés spatio-temporellement. Du côté expérimental, un module de mise en forme d’impulsions permet un contrôle complet du mode spectral de l’oscillateur local utilisé pour caractériser la source par détection homodyne. La distribution multimodale de la lumière comprimée est démontrée expérimentalement en mettant en forme l'oscillateur local selon différents modes spectraux et spatiaux.
Cette these est consacree a l'etude experimentale et theorique des proprietes quantiques d'un Oscillateur Parametrique Optique pompe en mode synchrone (SPOPO) en dessous du seuil. Les relations d'entree-sortie du champ quantique sont etablies pour un tel dispositif en utilisant un formalisme symplectique a la fois en temps et en frequence. On predit que le champ produit est dans un etat fortement multimode ou les modes comprimes sont des peignes de frequences de differents profils spectraux/temporels. On le demontre experimentalement a l'aide d'un SPOPO compose d'une cavite en anneau et un cristal non-lineaire pompe par un train d'impulsions femtoscondes a 400 nm. Les etats generes sont mesures par une detection homodyne avec mise en forme de l'oscillateur local. Cela permet la construction d'une matrice de covariance dans une base de pixels de frequences et la mise en evidence des correlations quantiques entre les differentes regions du spectre optique. La diagonalisation de cette matrice donne les modes decorreles en bruit et les niveaux de compression de bruit respectifs. La generation d'etats decrits par au moins 4 modes decorreles dans des etats comprimes se propageant dans le meme faisceau a ete demontree. Les resultats plus recents montrent des etats a 8 modes, ouvrant la voie a la generation extensible d'etats fortement multimodes de la lumiere.
Cette thèse est consacrée à l'étude expérimentale et théorique des propriétés quantiques d'un Oscillateur Paramétrique Optique pompé en mode synchrone (SPOPO) en dessous du seuil. Les relations d'entrée-sortie du champ quantique sont établies pour un tel dispositif en utilisant un formalisme symplectique à la fois en temps et en fréquence. On prédit que le champ produit est dans un état fortement multimode où les modes comprimés sont des peignes de fréquences de différents profils spectraux/temporels. On le démontre expérimentalement à l'aide d'un SPOPO composé d'une cavité en anneau et un cristal non-linéaire pompé par un train d'impulsions femtoscondes à 400 nm. Les états générés sont mesurés par une détection homodyne avec mise en forme de l'oscillateur local. Cela permet la construction d'une matrice de covariance dans une base de pixels de fréquences et la mise en évidence des corrélations quantiques entre les différentes régions du spectre optique. La diagonalisation de cette matrice donne les modes décorrélés en bruit et les niveaux de compression de bruit respectifs. La génération d'états décrits par au moins 4 modes décorrélés dans des états comprimés se propageant dans le même faisceau a été démontrée. Les résultats plus récents montrent des états à 8 modes, ouvrant la voie à la génération extensible d'états fortement multimodes de la lumière.
Cette thèse étudie l’optique quantique multimode, aussi bien du point de vue de la génération que celui de la détection. Elle s’articule autour de trois volets. Nous étudions la génération de lumière comprimée multimode dans une cavité. Pour cela nous considérons la forme la plus générale de hamiltonien quadratique, permettant entre autres de décrire l’utilisation de plusieurs pompes dans un matériau effectuant du mélange à quatre ondes. Une approche combinant fonctions de Green et décompositions de matrices symplectiques est décrite. Cette théorie générique est appliquée à des cas particuliers. Dans un premier temps, des exemples en basse dimension sont donnés. Ensuite, une configuration d’oscillateur paramétrique optique pompé de manière synchrone (SPOPO) est décrite et étudiée ; les résultats obtenus montrent que ce système a un comportement très différent de celui du SPOPO utilisant une non-linéarité d’ordre 2. Ces travaux ouvrent la voie à la réalisation de peignes de fréquences quantiques avec des micro-résonateurs en anneau gravés sur silicium. Un autre problème examiné est celui de prendre en compte l’information temporelle obtenue lors du clic d’un détecteur de photon unique. Pour cela nous utilisons un formalisme multimodal temporel afin d’expliciter les opérateurs décrivant la mesure. Les principaux défauts des détecteurs réels, dont la gigue temporelle, l’efficacité finie et les coups d’obscurité sont pris en compte. L’utilisation des opérateurs est illustrée par la description d’expériences usuelles de l’optique quantique. Enfin, on montre que la lecture du temps de clic du détecteur permet d’améliorer la qualité de l’état généré par une source de photons annoncés. En troisième partie nous présentons un schéma de génération d’intrication hybride entre variables continues et discrètes, pour laquelle la partie discrète est encodée temporellement. Ce schéma est analysé en détail vis-à-vis de sa résistance aux imperfections expérimentales.
Une source de lumière comporte des bruits d'origine classique (dus aux vibrations mécaniques, aux fluctuations thermiques...) qu'il est en principe toujours possible d'éliminer et un bruit d'origine spécifiquement quantique lié à la nature corpusculaire de la lumière. Ce bruit de photon appelé aussi bruit quantique standard ou bruit de grenaille a longtemps été considéré comme une limite infranchissable pour la sensibilité des mesures optiques. On sait maintenant qu'il existe des états du champ électromagnétique qui permettent de dépasser cette 'limite quantique standard'. Ces états comprimés du champ sont dans la plupart des cas créés par des effets d'optique non linéaire. En particulier, ils peuvent être produits par un Oscillateur Paramétrique Optique (OPO). Un OPO constitué par un cristal non-linéaire inséré dans une cavité optique, et excité par une onde pompe intense, génère par effet paramétrique deux nouvelles ondes dites signal et complémentaire. Il est possible de réduire sous le bruit quantique standard les fluctuations associées à ces trois ondes. En particulier, par interaction paramétrique, un photon de pompe est converti simultanément en un photon du signal et un photon du complémentaire. Un OPO génère ainsi des faisceaux corrélés temporellement au niveau quantique et appelés faisceaux jumeaux. De plus, lorsque la pompe est une onde plane, et que les fréquences du signal et complémentaire sont voisines, par l'interaction paramétrique signal et complémentaires sont émis symétriquement par rapport à la direction de propagation de la pompe et sont donc aussi corrélés spatialement au niveau quantique. La réduction sous la limite quantique standard du bruit de l'onde pompe réfléchie par la cavité est une illustration des potentialités de compression de l'OPO. Celle-ci a été mise en évidence dans un OPO fonctionnant avec un cristal à quasi accord de phase et émettant des faisceaux à une longueur d'onde voisine de 2Μm. Les faisceaux jumeaux constituent un autre exemple de faisceaux non-classiques émis par l'OPO. Ils peuvent être utilisés pour améliorer la sensibilité ultime de certaines mesures. En particulier, la corrélation de faisceaux jumeaux a été exploitée pour réaliser une mesure d'absorption dans le rubidium avec une sensibilité non limitée par le bruit quantique standard. Dans un OPO dégénéré en modes transverses, pour lequel l'émission est multimode, la compression des fluctuations peut s'observer en théorie à l'échelle locale en ne mesurant le bruit que sur une partie du faisceau. De plus un tel OPO doit permettre d'observer des corrélations quantiques spatiales entre différentes parties des faisceaux. Expérimentalement, il a été montré que dans un OPO confocal, l'émission, multimode, possède des corrélations locales. Des faisceaux possédant une corrélation quantique spatiale ont permis de mesurer le petit déplacement d'un faisceau avec une sensibilité supérieure à la limite quantique standard.
Multiplexage temporel et fréquentiel pour les réseaux quantiques à variables continues Les champs de lumière quantique multimode ont émergé en tant qu'outil prometteur pour la génération d'états intriqués multipartites, aussi appelés états cluster, et pour l'avancement des technologies de l'information quantique à variables continues (CV). Dans notre approche, les nœuds du réseau intriqué représentent des modes temporels/fréquentiels du champ électromagnétique, tandis que les liens correspondent à des corrélations d'intrication adaptées. Dans cette thèse, nous démontrons la génération d'états comprimés multimodes qui sont multiplexés à la fois dans le domaine temporel et spectral. Notre configuration est basée sur une série d'impulsions ultracourtes qui alimentent un processus de conversion paramétrique descendante spontanée dans un guide d'ondes non linéaire périodiquement polarisé de KTP. Dans ce contexte, nous avons produit le plus grand nombre de modes spectraux de vide comprimé mesurés par détection homodyne dans une configuration à passage unique. De plus, nous avons effectué des mesures impulsion par impulsion, confirmant l'existence de la structure spectrale multimode au niveau de l’impulsion individuelle ; ceci ouvre la voie à la génération de structures intriquées au taux de répétition du laser. Alors que le multiplexage temporel a déjà permis la génération des plus grands états de cluster CV, la compression multimode dans les modes spectraux d'une source femtoseconde offre une reconfigurabilité complète du réseau d'intrication. En plus de la génération de réseaux intriqués multiplexés, cette thèse explore d'autres types d'applications du traitement de l'information quantique exploitant la lumière comprimée multimode. Le grand nombre de modes pulsés nous permet d'implémenter des marches quantiques sur un graphe à des fins de recherche (de façon analogue à l’algorithme de Grover). De plus, la lumière comprimée multimode a également été exploitée dans ce travail pour étudier le domaine des simulations quantiques, et en particulier pour observer l'émergence d'effets de synchronisation quantique.