Source de photons uniques basée sur des nanofils semi-conducteurs

par Saransh Gosain

Projet de thèse en Nanophysique

Sous la direction de Kuntheak Kheng et de Edith Bellet-amalric.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale physique (Grenoble) , en partenariat avec PHotonique, ELectronique et Ingéniérie QuantiqueS (laboratoire) depuis le 01-03-2018 .


  • Résumé

    La source de photons uniques est un élément clé dans le cadre de la communication et de l'informatique quantique. Les photons uniques, émis un par un et codés par leur polarisation, agissent comme des qubits volants pour les échanges d'informations. Ils sont notamment requis dans de nombreux protocoles de cryptographie quantique, intrinsèquement sécurisés, permettant la transmission d'une clé de déchiffrement secrète. Une telle source peut être obtenue en utilisant des points quantiques semi-conducteurs comme démontré dans divers systèmes de matériaux. Cependant, ces démonstrations étaient principalement limitées aux températures cryogéniques. Notre groupe a démontré très récemment qu'un point quantique CdSe inséré dans un nanofil ZnSe peut émettre un photon unique jusqu'à la température ambiante. Cette première démonstration d'un point quantique épitaxial ouvre la perspective d'une application réaliste des points quantiques dans les technologies de l'information quantique. De plus, l'émission dans la gamme spectrale visible de ces points quantiques CdSe / ZnSe est particulièrement bien adaptée aux communications en espace libre (pour les liaisons sol-satellite par exemple) grâce à la transparence de l'atmosphère et la disponibilité de détecteurs monophotoniques rapides dans ce domaine spectral. Cette thèse vise à développer des sources de photons uniques efficaces composées de points quantiques formés dans des nanofils semi-conducteurs II-VI.

  • Titre traduit

    Single photon source based on semiconductor nanowires


  • Résumé

    The single-photon source is a key element in the framework of quantum communication and computing. Single-photon, emitted one by one and encoded by their polarization, act as flying qubits for the information exchanges. They are in particular required in many quantum cryptography protocols, intrinsically secure, that allows the transmission of a secret decryption key. Such a source can be obtained using semiconductor quantum dots as demonstrated in the various material system. However such demonstrations were mostly restricted to cryogenic temperatures. Our group has demonstrated very recently that a CdSe quantum dot inserted in a ZnSe nanowire can emit single-photon up to room temperature. This first demonstration of an epitaxial quantum dot opens the prospect for a realistic application of quantum dots in quantum information technologies. Moreover, the emission in the visible spectral range of these CdSe/ZnSe quantum dots is particularly well suited for communications in free space (for ground-satellite links for example) thanks to the transparency of the atmosphere and the availability of fast single-photon detectors in this spectral domain. This PhD aims towards the development of efficient single-photon sources made of quantum dots formed in II-VI semiconductor nanowires.