Information quantique en variables continues temps-fréquence

Quantum information in time-frequency continuous variables

• Auteur / Autrice : Nicolas Fabre
• Direction : Pérola Milman, Arne Keller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 02/11/2020
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Matériaux et phénomènes quantiques (Paris ; 2005-....)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Pfister
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valentina Parigi, Marco Liscidini
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Olivier Pfister, Lorenzo Maccone

Mots clés

Mots clés contrôlés

Espace des phases (physique statistique)

Circuits intégrés

Théorie de l'information quantique

Optique quantique

Photons uniques

Mots clés libres

Photons uniques

Optique quantique

Information quantique

Variables continues

Circuits intégrés

Espace des phases

Variables modulaires

Single photons

Quantum optics

Quantum information

Continuous variables

Integrated waveguide circuit

Phase space

Modular variables

Résumé

Cette thèse aborde l’encodage de degrés de liberté continus temps-fréquence de photon uniques. Les similitudes mathématiques avec les quadratures du champ électromagnétique amène à généraliser des protocoles exprimées dans ces variables dans notre encodage. On introduit un nouveau type de qubit robuste contre des erreurs du type déplacement dans l’espace des phases temps-fréquence. Un nouvel espace des phases doublement cylindriques est étudié et est une représentation particulièrement adaptée pour des états ayant une symétrie de translation. On étudie également comment construire une distribution de phase fonctionnelle permettant de décrire un état quantique possédant des degrés de libertés continus spectraux et en quadrature.

This thesis tackles the time-frequency continuous variables degree of freedom encoding of single photons and examine the formal mathematical analogy with the quadrature continuous variables of the electromagnetic field. We define a new type of qubit which is robust against time-frequency displacement errors. We define a new double-cylinder phase space which is particularly adapted for states which have a translational symmetry. We also study how to build a functional phase space distribution which allows to describe a quantum state with spectral and quadrature continuous variables degrees of freedom.