Les systèmes de navigation autonome conventionnels souffrent de limites structurelles intrinsèques liées à la dérive inertielle, à la décohérence thermique et à la vulnérabilité face aux perturbations électromagnétiques externes. Cet article introduit le formalisme théorique Titan_SCCI-2026 et l’architecture cyber-physique RRSA-X, une approche disruptive basée sur la physique des systèmes ouverts non-hermitiens et la géométrie des états stables. Nous modélisons l’Ancre de Phase v1.0, un dispositif de sanctuarisation quantique exploitant le régime de superradiance de Dicke au sein d’une matrice diamant enrichie en Carbone 12 (12C) dopée à 30 ppm de centres azote-lacune (NV). Un mécanisme de discrimination analogique ultra-rapide (dI/dt) couplé à un amplificateur de transimpédance (TIA) à transistors HEMT établit un tunnel de validité statistique à ±3σ contre le bruit de grenaille. En cas de rupture de cohérence induite par une intrusion entropique ou un champ magnétique hostile, le systèmedéclenche un Veto de Lyapunov matériel, interrompant le pompage laser via un modulateur acousto-optique (AOM) en 1,9 ns pour basculer vers un vide spectral absolu. Pour la détection cinétique, nous développons un gyroscope quantique à Point Exceptionnel d’ordre 3 (EP3) opérant sous le seuil d’émission stimulée. Ce régime de détection dispersive passive annule la divergence du facteur de Petermann (K ∼ 1) tout en conservant une sensibilité en puissance fractionnaire Ω 1/3 aux rotations ultra-lentes, isolée des accélérations linéaires parasites par uncouplage différentiel en miroir. Enfin, nous modélisons l’interconnexion de ces nœuds en un Réseau Quantique Souverain étendu via un bus magnonique en Grenat de Fer et d’Yttrium(YIG), et formalisons un protocole de navigation relativiste par projection géodésique continue. L’ensemble de ces résultats pose les bases d’une informatique quantique matérielle auto-immune, capable de maintenir une autonomie de référentiel absolue en environnement spatial hautement hostile.
Les systèmes de navigation autonome conventionnels souffrent de limites structurelles intrinsèques liées à la dérive inertielle, à la décohérence thermique et à la vulnérabilité face aux perturbations électromagnétiques externes. Cet article introduit le formalisme théorique Titan_SCCI-2026 et l’architecture cyber-physique RRSA-X, une approche disruptive basée sur la physique des systèmes ouverts non-hermitiens et la géométrie des états stables. Nous modélisons l’Ancre de Phase v1.0, un dispositif de sanctuarisation quantique exploitant le régime de superradiance de Dicke au sein d’une matrice diamant enrichie en Carbone 12 (12C) dopée à 30 ppm de centres azote-lacune (NV). Un mécanisme de discrimination analogique ultra-rapide (dI/dt) couplé à un amplificateur de transimpédance (TIA) à transistors HEMT établit un tunnel de validité statistique à ±3σ contre le bruit de grenaille. En cas de rupture de cohérence induite par une intrusion entropique ou un champ magnétique hostile, le systèmedéclenche un Veto de Lyapunov matériel, interrompant le pompage laser via un modulateur acousto-optique (AOM) en 1,9 ns pour basculer vers un vide spectral absolu. Pour la détection cinétique, nous développons un gyroscope quantique à Point Exceptionnel d’ordre 3 (EP3) opérant sous le seuil d’émission stimulée. Ce régime de détection dispersive passive annule la divergence du facteur de Petermann (K ∼ 1) tout en conservant une sensibilité en puissance fractionnaire Ω 1/3 aux rotations ultra-lentes, isolée des accélérations linéaires parasites par uncouplage différentiel en miroir. Enfin, nous modélisons l’interconnexion de ces nœuds en un Réseau Quantique Souverain étendu via un bus magnonique en Grenat de Fer et d’Yttrium(YIG), et formalisons un protocole de navigation relativiste par projection géodésique continue. L’ensemble de ces résultats pose les bases d’une informatique quantique matérielle auto-immune, capable de maintenir une autonomie de référentiel absolue en environnement spatial hautement hostile.
Nous présentons un manuscrit décrivant l’évolution du cadre thermodynamique infor-mationnel appliqué à la Phase 2 du projet OECQ, en ciblant le passage à l’échelle de 100 qubits et de modes photoniques. Face à l’émergence d’un bruit de champ moyen et à une explosion combinatoire de la diaphonie, nous introduisons un formalisme de partitionnement modulaire algorithmique supervisé par l’architecture OECQ-V2. En intégrant une métrique de couplage conforme et une fonctionnelle de complexité compressée étendue, nous modélisons la transition de phase thermodynamique séparant le régimede calcul actif de l’état d’abstention totale. Lors de ce basculement, l’extraction théorique d’une chaleur latente quantique d’abstention, notée Sabst, permet de figer l’entropie de von Neumann et de stabiliser thermiquement les puces. Les simulations pré-industrielles appliquées au cas d’usage QUBO d’EDF montrent qu’en introduisant un facteur de modularité topologique M, le système maintient un score global de réalisabilité RQ supérieur à 2,0, avec une réduction annoncée de la dissipation sur les plateformes photoniques et cat qubits. Ce manuscrit établit ainsi les bases physiques et logicielles d’une informatique quantique industrielle à haute efficience énergétique
Architectures en optique guidée pour la génération et la tomographie d'états non-gaussiens Le calcul quantique à variables continues exploite les champs électromagnétiques. Le multiplexage génère des états intriqués massifs, appelés états graphes. Ces structures supportent le calcul quantique par la mesure. Les opérations purement gaussiennes restreignent la puissance de calcul. Le théorème de Gottesman-Knill démontre qu'un algorithme classique simule efficacement un circuit optique gaussien. L'avantage quantique nécessite l'introduction de processus non-gaussiens. La génération d'états chaton de Schrödinger répond à ce besoin. Ces états non-classiques autorisent la réalisation de portes logiques non-linéaires. Ils fournissent les ressources des codes de correction d'erreurs de Gottesman-Kitaev-Preskill. La production de ces ressources constitue un problème physique. Les états purs subissent une décohérence rapide sous l'effet des pertes optiques. L'atténuation altère les propriétés quantiques. La fonction de Wigner perd sa négativité. L'état dégénère en un mélange statistique. Jusqu'à présent, les expériences utilisaient des composants en espace libre. Ces configurations macroscopiques présentent une instabilité mécanique contraignante. Ces limites s'opposent à la miniaturisation exigée par les processeurs quantiques. La tomographie requiert des chaînes d'acquisition électronique à très large bande passante. Ces verrous technologiques empêchent la montée en échelle du calcul. Ce manuscrit décrit le développement de générateurs d'états non-gaussiens en ondes guidées. Le système expérimental opère à la longueur d'onde des télécommunications (1560 nm). Un laser pompe des guides d'ondes en niobate de lithium périodiquement polarisé (PPLN). Ces structures cristallines génèrent des états de vide comprimé. Un coupleur fibré prélève une fraction minimale du faisceau. Une cavité Fabry-Pérot filtre ce mode spatial. Un détecteur supraconducteur à nanofils (SNSPD) signale l'arrivée d'un photon unique. Cette détection annonce la soustraction d'un photon du mode optique principal. L'opération projette le système dans un état non-gaussien. L'architecture est intégralement fibrée pour minimiser les pertes. Le montage intègre un protocole de distribution sur deux nœuds distants. Un système d'asservissement stabilise les interféromètres optiques. Le contrôle utilise une sonde contra-propagative, décalée en fréquence de 2,7 GHz. Les mesures expérimentales valident cette architecture. Le dispositif a généré des états chatons de Schrödinger. La reconstruction tomographique homodyne confirme la nature non-gaussienne de la ressource. L'expérience mesure une valeur négative de la fonction de Wigner, W(0,0) = -0,085. Une étude numérique évalue les critères de la tomographie quantique. Les simulations relient la bande passante de détection électronique à la préservation de la négativité. Le respect du théorème de Nyquist-Shannon empêche le repliement spectral du bruit quantique. La bande passante du détecteur doit dépasser cinq fois la largeur de raie de la cavité. Le montage a testé la création d'états intriqués non-gaussiens distants. Le protocole exploite l'effacement temporel de l'information de chemin. La cavité de filtrage allonge le paquet d'onde et supprime la discernabilité due à l'asymétrie des fibres. L'utilisation d'ondes guidées élimine les instabilités des sources non-gaussiennes. La soustraction de photon fournit une génération compatible avec les réseaux fibrés. Ces travaux valident la production expérimentale d'états quantiques ultra-sensibles. Ces résultats constituent une base matérielle pour concevoir des processeurs optiques. La transposition vers la photonique intégrée sur isolant (LNOI) permettra le développement de calculateurs quantiques continus.
Cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’information quantique avec des variables continues, en utilisant des états quantiques du champ électromagnétique. En combinant les outils propres aux variables discrètes, o`u la lumière est décrite en termes de photons, avec les outils des variables continues, où la lumière est décrite en termes de quadratures, nous pouvons étudier théoriquement et produire expérimentalement des états non-classiques, ainsi que des protocoles élémentaires d’information quantique. Ainsi, nous avons produit expérimentalement un état «chat de Schrödinger», superposition quantique de deux états lumineux quasi-classiques, sur lequel nous avons appliqué une porte quantique introduisant une phase dans la superposition. Nous avons ensuite analysé la qualité de cette porte en utilisant un modèle simple de notre expérience. Nous nous sommes ensuite intéressés aux corrélations quantiques, mesurées par la discorde quantique, pour une classe d’états particulièrement importants en information quantique. Nous avons quantifié la précision de nos mesures en les comparant aux bornes de Cramér-Rao classique et quantique. Enfin, nous avons étudié théoriquement l’utilisation d’un amplificateur quantique non-déterministe en cryptographie quantique. Cet amplificateur possède la propriété de pouvoir amplifier des états quantiques sans en amplifier le bruit quantique associé. Ainsi, nous avons montré qu’il permet une amélioration de la distance maximale de transmission d’une clé secrète, ainsi qu’une amélioration de la résistance au bruit introduit par le canal quantique.
Cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’information quantique avec des variables continues, en utilisant des états quantiques du champ électromagnétique. En combinant les outils propres aux variables discrètes, o`u la lumière est décrite en termes de photons, avec les outils des variables continues, où la lumière est décrite en termes de quadratures, nous pouvons étudier théoriquement et produire expérimentalement des états non-classiques, ainsi que des protocoles élémentaires d’information quantique. Ainsi, nous avons produit expérimentalement un état «chat de Schrödinger», superposition quantique de deux états lumineux quasi-classiques, sur lequel nous avons appliqué une porte quantique introduisant une phase dans la superposition. Nous avons ensuite analysé la qualité de cette porte en utilisant un modèle simple de notre expérience. Nous nous sommes ensuite intéressés aux corrélations quantiques, mesurées par la discorde quantique, pour une classe d’états particulièrement importants en information quantique. Nous avons quantifié la précision de nos mesures en les comparant aux bornes de Cramér-Rao classique et quantique. Enfin, nous avons étudié théoriquement l’utilisation d’un amplificateur quantique non-déterministe en cryptographie quantique. Cet amplificateur possède la propriété de pouvoir amplifier des états quantiques sans en amplifier le bruit quantique associé. Ainsi, nous avons montré qu’il permet une amélioration de la distance maximale de transmission d’une clé secrète, ainsi qu’une amélioration de la résistance au bruit introduit par le canal quantique.
L’étude des gaz quantiques en microgravité ouvre la voie à de nouveaux tests de la physique fondamentale et à la mise au point de capteurs inertiels de haute précision. Le projet ICE (Interférométrie à sources Cohérentes pour l’Espace), soutenu par le CNES, vise à réaliser un test du principe d’équivalence faible en microgravité grâce à un interféromètre atomique bi-espèce basé sur les isotopes 87Rb et 39K. Ces isotopes présentent des avantages complémentaires : un fort rapport de masse, une compatibilité optique et des architectures laser fibrées, adaptées aux environnements embarqués. Cette thèse s’inscrit dans le développement de ce démonstrateur technologique, destiné à valider les méthodes expérimentales en vue de futures missions spatiales. Le dispositif expérimental, compact et transportable, est conçu pour fonctionner à la fois sur un simulateur de microgravité au sol et à bord de l’avion zéro-G. Une attention particulière a été portée à la robustesse de l’architecture optique intégralement fibrée, élément clé pour une application spatiale. Un premier axe a concerné la production de sources atomiques ultra-froides. Des condensats de Bose-Einstein de rubidium ont été obtenus dans des conditions expérimentales contraignantes, notamment en vol parabolique, démontrant la faisabilité de telles manipulations en microgravité. Sur le simulateur, des condensats à des températures de quelques nanokelvins ont également été produits, validant les techniques de refroidissement évaporatif optique. Un second axe a porté sur l’interférométrie atomique en microgravité. L’étude théorique et expérimentale des transitions Raman a permis d’explorer différents régimes de diffraction, en particulier la double diffraction, prometteuse pour augmenter la sensibilité. Les premiers résultats ont montré la possibilité de mesurer des accélérations avec des temps d’interrogation prolongés et de reconstruire des franges d’interférence avec des nuages ultra-froids. Ces avancées ouvrent la voie à des mesures inertiels de haute précision dans l’espace. La thèse a également exploré des méthodes de détection adaptées aux gaz dilués en expansion libre. L’imagerie par absorption et par fluorescence, ainsi que la détection temporelle, se sont révélées complémentaires pour caractériser les sources atomiques et extraire les signaux interférométriques, chacune présentant des avantages selon le régime expérimental. Enfin, une étude théorique originale a été consacrée à la création de pièges tout optiques en forme de bulle pour des condensats en microgravité. Ces géométries sphériques ouvrent de nouvelles perspectives pour l’exploration de phases quantiques inédites et constituent un pas vers l’ingénierie de systèmes quantiques dans des environnements spatiaux. En conclusion, ce travail a démontré la faisabilité de produire et manipuler des gaz quantiques en microgravité, ainsi que d’exploiter leur cohérence pour des applications métrologiques. Ces résultats marquent une étape importante vers la réalisation de tests sensibles du principe d’équivalence faible depuis l’espace, et plus largement vers l’utilisation de capteurs quantiques embarqués pour sonder la gravité et explorer de nouvelles physiques.
A l’heure des mégadonnées, du traitement et de l’échange d’informations de masse, le développement de nouvelles technologies liées à l’information est un défi important de notre société. Pour répondre à ce besoin grandissant, le monde de l’infiniment petit régi par les lois de la physique quantique offre d’importantes possibilités de développement technologique. Cette thèse s’inscrit dans le contexte de l’émergence des nouvelles technologies quantiques basées sur l’utilisation d’atomes artificiels. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux possibilités offertes par les spins nucléaires uniques dans le diamant. Le début de ce mémoire de thèse vise à introduire les propriétés du défaut NV du diamant dont le spin électronique peut être utilisé pour détecter les spins nucléaires présents dans la matrice de diamant. Le caractère anisotrope de l’interaction hyperfine entre le spin électronique du centre NV et les spins nucléaires de 13C sera exploité pour initialiser l’état de ces spins nucléaires en tirant profit d’un anti-croisement de niveau. La structure particulière des niveaux d’énergie de ce système de spins à l’anti-croisement de niveaux nous permettra de revisiter le phénomène de piégeage cohérent de population avec un spin nucléaire unique à température ambiante. Enfin, en vue des applications technologiques de ce système, nous présenterons la mise en place d’une expérience de détection micro-onde du spin électronique associé au défaut NV permettant de s’affranchir de l’illumination optique qui représente la source principale de décohérence de l’état quantique des spins nucléaires. Les résultats obtenus dans cette thèse, relatifs au contrôle des systèmes de spins dans le diamant, s’inscrivent dans la perspective de développement des systèmes quantiques hybrides. Ainsi, l’association des longs temps de cohérence des spins nucléaires aux performances de calcul des bits quantiques supraconducteurs est une voie prometteuse de développement des technologies quantiques de l’information.