Le radar à électrons : Détection interférométrique de champ électromagnétiques dépendant du temps aux échelles sub-nanoseconde au moyen d'excitations à un électron
Auteur / Autrice : | Hubert Souquet-Basiège |
Direction : | Pascal Degiovanni |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance le 29/09/2023 |
Etablissement(s) : | Lyon, École normale supérieure |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (Lyon ; 1991-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire de physique (Lyon ; 1988-....) |
Jury : | Président / Présidente : Benjamin Huard |
Examinateurs / Examinatrices : Pascal Degiovanni, Benjamin Huard, Dario Ferraro, Anne Anthore, Christopher Bäuerle, Audrey Bienfait, François Parmentier | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Dario Ferraro, Anne Anthore |
Mots clés
Résumé
Les progrès récents en nanoélectronique quantique ont permis la fabrication de circuits permettant de générer, contrôler et caractériser des courants constitués de un à quelques électrons. Cette percée a engendré de nouvelles technologies quantiques de détection, telles que le radar quantique à électrons (RQE) présenté dans cette thèse. Le RQE est un capteur exploitant la sensibilité aux champs électromagnétiques et la cohérence d'électrons uniques pour sonder l'état quantique d'un rayonnement micro-ondes avec une résolution temporelle sub-nanoseconde. Il est conçu comme un interféromètre de Mach-Zehnder (IMZ) dont l'une des branches est couplée au champ à sonder. En traversant l'interféromètre, la fonction d'onde d'un électron est modifiée par le rayonnement. Ce changement est encodé dans les interférences contenues dans le courant électrique moyen sortant de l'IMZ qui permettent de remonter à des informations sur le rayonnement. Deux chapitres sont consacrés au design du coupleur, couplant les électrons au champ électromagnétiques à sonder, ainsi qu'à la modulation des états mono-électroniques injectés. Ces deux éléments déterminent en grande partie le pouvoir de résolution du RQE pour un rayonnement donné. Enfin nous discutons la capacité du RQE à sonder des champs électromagnétiques aux temps courts sur des exemples spécifiques, tel que la mesure du bruit non stationnaire d'un vide quantique comprimé ou la détection de photons uniques. On montre ainsi son potentiel pour résoudre en temps et en fréquence les propriétés d'un rayonnement quantique.