Thèse soutenue

Transfert efficace d’intrication entre photons et mémoires quantiques

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Auteur / Autrice : Félix Hoffet
Direction : Julien Laurat
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique quantique
Date : Soutenance le 28/03/2022
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Kastler Brossel (Paris ; 1998-....)
Jury : Président / Présidente : Eleni Diamanti
Examinateurs / Examinatrices : Philippe Goldner, Fabienne Goldfarb
Rapporteurs / Rapporteuses : Mikael Afzelius, Thierry Chanelière

Mots clés

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Résumé

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Cette thèse porte sur le développement de mémoires quantiques efficaces basées sur des ensembles d’atomes froids. Ces mémoires, qui ont la capacité de stocker un état quantique photonique pour le récupérer sur demande après un temps défini, constituent un élément central pour la construction de réseaux quantiques à grande échelle. Nous commençons par expliquer pourquoi une mémoire quantique est importante dans ce contexte, et nous expliquons de quelle façon l’efficacité d’une mémoire est un paramètre crucial, qui se doit d’être proche de l’unité pour mener à bien des applications réalistes. Nous nous concentrons ensuite sur l’optimisation de ce paramètre en expliquant notamment comment l’absorptivité des atomes et la transition choisie influe sur l’efficacité. Dans le but de préparer notre ensemble d’atomes à agir comme une mémoire quantique efficace, plusieurs techniques expérimentales sont aussi présentées. Nous démontrons finalement deux expériences de stockage quantique sur la ligne D1 du césium. La première est le stockage de photons uniques avec une efficacité record de η = (87±5)%. Ensuite, nous étendons ce résultat à un stockage d’intrication photonique et nous démontrons un transfert d’intrication avec une efficacité de transfert de λ = (80 ± 20)%. Ces résultats constituent une avancée essentielle vers la construction d’un réseau quantique de grande échelle.