Apport de la théorie de l’information quantique dans la perspective du radar quantique

Contribution of the quantum information theory in the perspective of a quantum radar

• Auteur / Autrice : Sylvain Borderieux
• Direction : Ali Khenchaf
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 13/12/2022
• Etablissement(s) : Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire en sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Brest ; 2012-....) - Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance
• Jury : Président / Présidente : Ghaïs El Zein
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ali Khenchaf, Ghaïs El Zein, Philippe Pouliguen, Arnaud Coatanhay
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Aziz Benlarbi-Delaï, Salah Bourennane

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement du signal

Théorie de l'information quantique

Ondes électromagnétiques -- Polarisation

Intrication quantique

Théorie quantique

Radar

Mots clés libres

Radar quantique

Illumination quantique

Intrication

Discorde quantique

Théorie de l’information

Quantum radar

Quantum illumination

Entanglement

Quantum discord

Quantum information theory

Résumé

Cette thèse propose une approche originale de la thématique du radar à illumination quantique en recourant à la théorie de l’information quantique pour étudier l’évolution des corrélations quantiques le long d’une chaîne radar. Ce mémoire propose d’abord un parallèle des différences et similitudes entre les théories du radar classique et du radar quantique en insistant sur les principes propres aux deux théories. Le radar à illumination quantique étudié utilise des paires de photons intriqués pour établir la présence ou l’absence d’un objet faiblement réfléchissant baigné dans un bruit thermique parasitant la détection. À partir de la mise en parallèle, les travaux se sont concentrés sur l’influence de l’environnement atmosphérique dans l’évolution de l’intrication du système de photons du radar et dans l’évolution des corrélations quantiques représentées par la discorde quantique. L’objectif des recherches était de montrer un lien entre la discorde quantique et la stratégie de détection binaire du radar quantique. Les résultats tendent à montrer ce lien même si des améliorations aux modèles composés pour l’étude seraient bienvenues. Cela permettrait notamment d’orienter la recherche vers des cas concrets pouvant bénéficier d’une application expérimentale du procédé d’illumination quantique.

This thesis provides an original approach of the quantum illumination radar using the quantum information theory to study the evolution of quantum correlations in a radar system. We first propose a parallel between the classical radar theory and the quantum radar theory to determine similarities anf differences insisting on the last point. The quantum illumination radar uses pairs of entangled photons to detect the absence of the presence of a low-reflecting object into a bright thermal background that disturbs the detection. Using the parallel between the radar theories, research has been done on the atmospheric influence on the evolution of entanglement of the system of photons in the radar, and on the evolution of quantum correlations quantified by the quantum discord. The objective of research was to show a link between the quantum discord and the binary decision strategy of the quantum radar. Results suggest this link even if improvements should be required on the tested models. It should permit to study practical situations particularly if we think about a possible experiment on a quantum illumination protocol.