Thèse soutenue

Indiscernabilité des photons émis par une boîte quantique semiconductrice sous excitation résonnante continue
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Auteur / Autrice : Raphaël Proux
Direction : Philippe Roussignol
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 26/11/2015
Etablissement(s) : Paris, Ecole normale supérieure
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Pierre Aigrain (Paris)
Jury : Président / Présidente : Jakob Reichel
Examinateurs / Examinatrices : Philippe Roussignol, Jakob Reichel, Jean-Michel Gérard, Bernhard Urbaszek, Maurice Skolnick, Carole Diederichs
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Michel Gérard, Bernhard Urbaszek

Mots clés

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Résumé

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Les boîtes quantiques sont des sources de photons uniques prometteuses pour les réseaux d’information quantique, qui peuvent être intégrées dans des circuits photoniques et s’appuyer sur des technologies de semi-conducteur éprouvées. Dans ce contexte, ce travail se concentre sur les propriétés d’indiscernabilité des photons émis par une boîte quantique semiconductrice sous excitation résonnante. Nous utilisons une configuration particulière où les boîtes sont insérées dans une microcavité planaire permettant de s’affranchir du fond de diffusion parasite du laser d’excitation et d’améliorer la collection du signal d’émission. Nous pouvons ainsi explorer un régime de très basse puissance, où les photons d’excitation sont diffusés élastiquement sur la transition fondamentale de la boîte quantique (régime de diffusion Rayleigh résonnante). Dans ce régime, la cohérence du laser d’excitation est transmise aux photons émis, faisant des boîtes quantiques une source de photons uniques avec une cohérence extrêmement longue.Les propriétés d’indiscernabilité sont étudiées en utilisant les interférences à deux photons (coalescence) dans un interféromètre de Hong–Ou–Mandel. Une étude expérimentale complète de l’indiscernabilité est présentée en fonction de la puissance d’excitation ainsi que du temps de cohérence du laser d’excitation. Elle montre en particulier l’effet de la diffusion élastique dans la limite de basse puissance d’excitation. Il apparaît qu’une nouvelle caractéristique quantitative doit être introduite afin d’estimer l’indiscernabilité en tant que phénomène temporel, un aspect particulièrement important lorsque les émetteurs sont des sources continues de photons.