Vers une source de photons uniques indiscernables produits par des boîtes quantiques semiconductrices II-VI

par Christophe Couteau

Thèse de doctorat en Physique. Optique quantique

Sous la direction de Jean-Philippe Poizat.

Soutenue en 2005

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    Dans le but de réaliser des portes logiques quantique tout optique, ce travail de thèse explore la possibilité d'utiliser des boites quantiques semiconductrices de la famille des II-VI comme source de photons uniques indiscernables. Dans ce cadre général de l'information quantique, nous nous sommes attaches a mettre en place les moyens nécessaires pour étudier la formation d'excitons et de multiexcitons dans les boites quantiques. A température de l'hélium liquide, nous avons effectue des études spectroscopiques puis des études sur la statistique des photons émis par les boites. A l'aide d'un montage de corrélations de photons a haute résolution temporelle, de l'ordre de 100 ps, nous avons pu mettre en avant l'effet de dégroupement de photons, signature d'une source de photons uniques. Cet effet purement quantique a été démontré en régime continu et en régime impulsionnel. En utilisant deux spectromètres, nous avons aussi montre l'effet de corrélations croisées de photons entre un exciton d'une boite et son biexction associe. Une fois ce travail valide, il nous a fallu étudier le caractère indiscernable des photons émis les boites quantiques. L'indiscernabilité étant relie à la pureté spectrale des photons émis, des mesures de cohérence optique ont été nécessaire. Ces mesures ont montré des premiers résultats plutôt négatifs. Parallèlement, diverses méthodes de pompage, de création des porteurs dans les boites ont été étudie de façon a optimiser et a allonger la longueur de cohérence des photons crées par les excitons se recombinant. Pour terminer, des possibilités d'expériences futures ou d'expériences a compléter sont décrites

  • Titre traduit

    Towards a source of indistinguishable single photons using II-VI quantum dots


  • Résumé

    In the purpose of realising all optical quantum logic gates, this PhD work explores the possibility of using semiconducting quantum dots from II-VI materials as indistinguishable single photon sources. In the general context of quantum information, we tried to set-up the necessary means to study the formation of excitons and multiexcitons in quantum dots. At liquid helium temperature, we realised spectroscopic studies then we studied the statistics of the photons emitted by the dots. With the help of a photon correlation set-up with high temporal resolution, of the order of 100 ps, we demonstrated the photon antibunching effect, typical signature of a single photon source. This pure quantum effect was done in continuous and pulsed regime. Using two spectrometers, we also measured photon cross-correlations between an exciton and its associated biexciton. Once this work was validated, we had to study the indistinguishability of the of the photons emitted by the quantum dots. The indistinguishability being linked to the spectral purity of the emitted photons, optical coherence measurements were necessary to convey. These measurements showed disappointing first results. In parallel, various methods of pumping, of creating carriers in the dots have been studied in order to optimise and increase the coherence length of the photons created by the excitons while recombining. To conclude, possibilities of future experiments or experiments to complete are described.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2006 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Vers une source de photons uniques indiscernables produits par des boîtes quantiques semiconductrices II-VI

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol., 212 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 197-199

Où se trouve cette thèse ?