Towards the generation of entrangled sources from single quantum dots in photonic crystal cavities

par Matthieu Larqué

Thèse de doctorat en Physique quantique

Sous la direction de Izo Abram.

Soutenue en 2009

à Paris 6 .

mots clés

• Photons intriqués
• Semi-conducteur
• Boites quantiques
• Cristal photonique
• Effet Purcell,
• Diagramme de rayonnement
• Efficacité de collection
• Diode pin

Titre traduit

Vers la génération de sources de paires de photons intriquées à partir de boites quantiques en cavité à cristal photonique

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Résumé

Cette thèse étudie l'ingénierie, à partir de boites quantiques uniques (BQ), de sources déterministes de paires de photons intriqués selon deux procédés: l'intrication en polarisation lors de la cascade radiative du bi-exciton, et l'intrication temporelle de deux photons indisscernables. Le degré d'intrication est calculé afin d'évaluer quantitativement l'impact de: la levée de dégénérescence de l'exciton (splitting), le renversement de spin, l'interaction de l'exciton avec son environnement. Dans les deux cas l'intrication peut être restaurée en accélérant la durée de vie radiative de l'exciton par effet Purcell. Pour cela, un moyen approprié est une cavité à cristal photonique gravée dans une membrane suspendue (CP2D) contenant la BQ, qui permet aussi une grande efficacité de collection. Les requis technologiques d'alignement de la boite quantique avec la cavité sont aussi étudiés. Cependant les effets de cavité sont insuffisants pour corriger le splitting, qui peut être réduit avec un champ électrique variable vertical. Ceci a été vérifié expérimentalement en développant une technologie pour produire des diodes PIN compatibles avec les CP2D.