Distribution multi-utilisateur de paires de photons intriqués aux longueurs d'onde des télécommunications

par Joe Ghalbouni

Thèse de doctorat en Informatique et réseaux

Sous la direction de Isabelle Zaquine et de Eleni Diamanti.

Le président du jury était Fetah Benabid.

Le jury était composé de Cyril Drag, Gaétan Messin, Rob Thew.

Les rapporteurs étaient Pascal Besnard, Sara Ducci.


  • Résumé

    Afin de pouvoir œuvrer vers un réseau de communication quantique, il est primordial de limiter les ressources nécessaires. En particulier, nous montrons ici que l’on peut utiliser une source unique de paires de photons intriqués, pour desservir un grand nombre d’utilisateurs. Ceci implique que la source en question soit à large bande spectrale d’émission, et compatible avec les infrastructures actuelles de télécommunication optique. Dans un premier temps nous avons étudié une source de photons corrélés, basée sur la fluorescence paramétrique. A partir des valeurs expérimentales mesurées (coups et coïncidences), une borne maximale de la visibilité que l’on pourra obtenir en intrication est calculée ainsi que la brillance. Un facteur de qualité est établi afin de comparer et classer les démultiplexeurs testés par rapport au compromis entre la qualité des corrélations quantiques et la brillance de la source. La deuxième partie consiste à caractériser une source de photons intriqués en polarisation. L’intrication a été réalisée en effectuant un double passage dans un cristal de PPLN, générant un état de type |Φ> =(1/√2)(|HH> +|VV>) . Les photons des paires générées sont aussi séparés par démultiplexage en longueur d’onde. Des mesures de visibilités et du paramètre de Bell S sont effectuées. Les performances des démultiplexeurs sont comparées à celles prévues avec les photons jumeaux. Nous montrons qu’il est possible à partir d’une source unique, d’établir un canal quantique de communication avec au moins 3 couples d’utilisateurs en simultané. Nous proposons à la fin de cette étude, diverses méthodes d’amélioration.

  • Titre traduit

    Multiuser distribution of entangled photon pairs at telecommunication wavelength


  • Résumé

    In order to progress towards a quantum communication network, it is vital to limit the necessary resources. In particular, we show here that we can use a single source of entangled photons pairs, to serve a large number of users. This implies that the considered source has to be spectrally broadband, and compatible with the current optical telecommunications’ infrastructure. At first, we studied a correlated photon source, based on SPDC. From the experimental values measured (counts and coincidences), an upper bound of the visibility that can be achieved in entanglement is calculated as well as the source brightness. A quality factor is established in order to compare and rank the demultiplexers tested in relation to the compromise between the quality of the quantum correlations and the source brightness.We then characterized a source of polarization entangled photon pairs. The entanglement is obtained by performing a double pumping path in a crystal of PPLN, generating a state Φ> =(1/√2)(|HH> +|VV>) . The generated photon pairs are split by using the same demultiplexers. Measurements of visibilities and the Bell parameter S are performed. The performances of the demultiplexers are compared to those obtained with the twin photons.We show that it is possible with a single source, to establish a quantum communication channel with at least 3 couples of users simultaneously. We propose at the end of this study, various methods of improvement.


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