Manipulation et propagation de photons intriqués en fréquence et étude des marches aléatoires en fréquence

par Batiste Galmes

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Jean-Marc Merolla et de Kien Phan Huy.

Soutenue le 14-03-2016

à Besançon , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; Dijon ; Belfort) , en partenariat avec FEMTO-ST : Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (Besançon) (laboratoire) et de Franche-Comté Électronique Mécanique- Thermique et Optique - Sciences et Technologies / FEMTO-ST (laboratoire) .

Le président du jury était Hervé Maillotte.

Le jury était composé de Jean-Marc Merolla, Kien Phan Huy, Hervé Maillotte, Philippe Gallion, Matthieu Bloch, Serge Massar, Alain Morand, Mohamed Bourennane.

Les rapporteurs étaient Philippe Gallion, Matthieu Bloch.

mots clés

• Intrication quantique
• Interférences quantiques longue distance
• Optique intégrée
• Modulation de phase non-locale
• Dispersion non-locale
• Marche aléatoire quantique.
• Intrication quantique
• Optique intégrée

Résumé

Ce manuscrit de thèse s’intéresse à l’étude théorique et à l’observation d’effets quantiques résultantde la manipulation de photons en fréquence. Ainsi nous rapportons une expérience d’interférenceà deux photons, pour laquelle l’intrication et la manipulation des photons survient dans le domainedes fréquences. Nous montrons que cette figure d’interférence est sensible à la dispersion des deuxphotons jumeaux et que ce phénomène peut être compensé de manière non-locale. D’un autre coté,nous étudions la réalisation d’une marche aléatoire quantique établie par la modulation de phase.Nous mettons en évidence un comportement intéressant de ces marches et suggérons un schémaexpérimental.

mots clés

• Quantum entanglement
• Long-distance quantum interferences
• Integrated optics
• Nonlocal phase modulation
• Nonlocal dispersion
• Quantum random walk

Titre traduit

Manipulation and propagation of frequency entangled photons and study of quantum random walks in the frequency domain

Résumé

This manuscript deals with a theoretical and experimental study of quantum effects taking place inthe frequency domain. On one side, we report a two photons interference experiment, where both theentanglement of the photons and their manipulation take place in the frequency domain. We showthat this interference pattern is sensitive to the dispersion of both photons and allows us to perform anonlocal dispersion cancellation. On the other side we study the implementation of a quantum walkbased on the phase modulation. We predict an interesting behavior of these quantum walks andsuggest a physical implementation.