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Thèse Année : 2019

Optomechanical transducer based on a single quantum dot

Transducteur optomécanique basé sur une seule boite quantique

Nitika Vaish
  • Fonction : Auteur

Résumé

In the context of nanomechanics, quantum hybrid systems are mechanical oscillators coupled to a single individual quantum system. These systems offer radically new possibilities for the fabrication of extremely sensitive and ultra-compact optomechanical transducers, which can serve as position sensors or nano engines.The hybrid system investigated in this work consists of a single semiconducting quantum dot (QD) embedded in a vibrating photonic wire. It has been shown in the team, a few years ago, that the transition energy of the QD depends on the strain generated by the wire oscillations.In this thesis, we demonstrate the reverse effect, where each photon emitted by the QD comes along with a strain-induced force which drives the oscillations of the photonic wire. This realizes a nano engine run by a laser-driven single quantum object. The effect has been coined “Quantum Hammer effect”. This result opens the possibility for the future realization of a quantum state of motion via the transfer of the ”quantumness” of a two-level system towards the motion of a macroscopic mechanical oscillator.
Dans le contexte de la nanomécanique, les systèmes hybrides quantiques sont des oscillateurs mécaniques couplés à un seul objet quantique individuel. Ces systèmes offrent des possibilités radicalement nouvelles pour la fabrication de transducteurs optomécaniques extrêmement sensibles et ultra-compacts, qui peuvent servir de capteurs de position ou de nano-moteurs.L’objet étudié dans ce travail est un système hybride constitué d’une boite quantique semi-conducteur unique couplée aux vibrations d’un fil photonique. Il a été démontré dans l'équipe, il y a quelques années, que l'énergie de transition de la boite quantique dépend de la contrainte générée par les oscillations du fil.Dans cette thèse, nous démontrons l'effet inverse, où chaque photon émis par la boite quantique s'accompagne d'une force qui entraîne l’oscillations du fil photonique. Ceci permet de réaliser un nano moteur fonctionnant grâce à la contrainte générée par une seule boite quantique pilotée par laser. L'effet est appelé "effet marteau quantique". Ce résultat ouvre la possibilité de la réalisation future d’un état quantique du mouvement par le transfert de la « quanticité » d'un système à deux niveaux vers le mouvement d’un oscillateur mécanique macroscopique.
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Dates et versions

tel-02934764 , version 1 (09-09-2020)
tel-02934764 , version 2 (15-09-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02934764 , version 2

Citer

Nitika Vaish. Optomechanical transducer based on a single quantum dot. Other [cond-mat.other]. Université Grenoble Alpes, 2019. English. ⟨NNT : 2019GREAY074⟩. ⟨tel-02934764v2⟩

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