Ingénierie et manipulation d`états quantiques pour l

Ecole Doctorale Sciences Fondamentales et Appliquées
Université Nice Sophia Antipolis
UFR Sciences
Proposition de Sujet de Thèse pour Contrat Doctoral UNS
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Titre de la thèse
Ingénierie et manipulation d'états quantiques pour l’information quantique en régime de
variables continues
Thesis Title
Quantum state engineering and manipulation for continuos variables quantum information
Directeur de Thèse (HDR ou assimilé)
Nom : Tanzilli
Prénom : Sébastien
Téléphone : 04 92 07 67 68
Courriel : [email protected]
Laboratoire d'accueil
LPMC
Co-directeur
Nom : D'Auria
Prénom : Virginia
HDR : Non
Unité de recherche : LPMC
Téléphone : 0492076761
Courriel : [email protected]
Domaine Scientifique
DS2 - Physique

Ecole Doctorale Sciences Fondamentales et Appliquées
Université Nice Sophia Antipolis
UFR Sciences
Description du sujet
Le sujet de thèse proposé s’inscrit dans le cadre de la recherche en information quantique.
D’une manière générale, cette discipline ambitieuse et compétitive, a pour objectif
d’exploiter les propriétés de la physique quantique afin de réaliser des tâches difficiles,
voire impossible, à accomplir avec les techniques classiques liées au à la communication
et au traitement de l’information. D’un point de vu expérimental, cela repose sur le codage
de bits d’information quantique (qubits) sur des objets quantiques ainsi que leur
manipulation cohérente et leur détection. La lumière s’est naturellement imposée comme
le vecteur idéal pour le transport de l’information, d’une part en raison de la possibilité de
générer des états optiques non classiques à des longueurs d’onde «télécom» compatibles
avec la transmission par fibre optique, d’autre part en vertu de la possibilité de les
interfacer avec la matière dans des architectures complexes de type réseau quantique. En
particulier, la génération de photons ou de faisceaux dits «intriqués» et corrélés à un
niveau quantique s’est affirmée comme une ressource fondamentale dans le cadre de la
cryptographie quantique et des communications sécurisées sur longue distance.
Aujourd’hui, les efforts de la communauté de l’optique quantique sont orientés vers la
réalisation de système optiques de plus en plus performants et maniables en vue
d’application hors laboratoire. Cela se marie avec les progrès des technologies de
l’optique non-linéaire, qui permettent la génération efficace d’états optiques quantiques,
et de la photonique intégrée, qui ouvre à la possibilité de miniaturiser les expériences
grâce à l’intégration de plusieurs fonctions optiques sur une même puce. Dans ce cadre,
l’objectif de cette thèse est de développer et de tester des sources de faisceaux optiques
intriquésen ce qui concerne les propriétés des variables continues des champs optiques
associés (telles que la phase ou l’amplitude du champ ; on parle d’intrication à variables
continues). L’avantage de ce type d’intrication est qu’elle peut être générée d’une manière
déterministe à la sortie d’un composant optique non-linéaire.
Le travail de thèse s’articulera de la manière suivante:
- Dans un premier temps, le (la) candidat(e) développera une source de faisceaux intriqués
émis à une longueur d’onde télécom et dont la longueur d’onde centrale soit activement
stabilisée sur une transition atomique. Les faisceaux seront générés via l’exploitation des
propriétés optiques non-linéaires d’un guide d’onde inscrit sur un substrat de niobate de
lithium et analysés par des techniques d’interférométrie homodyne dans un système
entièrement fibré.
On précise que, jusqu’à présent, aucune expérience d’intrication en variables continues
n’a jamais été réalisée dans une configuration optique entièrement guidée. L’objectif à
court terme de cette expérience inédite est de réaliser un système compact, versatile et
performant, candidat idéal pour l’implémentation «real world» des communications
quantiques en variables continues.
- Sur la base de l’expérience acquise au point précèdent et en collaboration avec l’équipe
de photonique intégrée sur niobate de lithium du laboratoire, le (la) candidat(e) réalisera
et utilisera une puce photonique qui intègre dans un seul composant la génération, la
manipulation et la détection d’états non classique en variables continues.
Ce schéma, déjà exploité et maitrisé dans le cadre des activités del’équipe en régime de
photon unique, correspond à une véritable nouveauté dans le cadre de l’optique quantique

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en variables continues.
Les connaissances potentiellement acquises et/ou à développer pour ce projet de thèse
s’articulent autour de l’optique quantique, l’optique non-linéaire et l’optique
intégrée/guidée.
Aussi, ce travail offrira au (à la) candidat(e) la possibilité d’acquérir des compétences
expérimentales dans les domaines des fibres optiques et des composants télécoms, de la
détection de signaux optiques classiques et quantiques, de l’électronique avancée et, selon
les affinités, des technologies de l’optique intégrée sur niobate de lithium. De plus, les
expériences d’optique quantique offrent d’une manière générale la possibilité d’aborder
les sujets étudiés dans les expériences également d’un point de vue de la modélisation
théorique; ainsi, l’étude et la manipulation cohérente d’états non classiques permettront
au thésard d’acquérir des compétences relatives au formalisme théorique de l’optique
quantique en variables continues.
Ce projet de thèse se situe dans le cadre du contrat ANR SPOCQ
(http://www.agence-nationale-recherche.fr/?Project=ANR-14-CE32-0019).
Site web équipe “Information Quantique avec la Lumière et la Matière (QILM)” du LPMC :
http://lpmc.unice.fr/spip.php?article851
Description of the thesis
Informations complémentaires
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