Sources de photons uniques fibrées efficaces basées sur des boîtes quantiques dans le proche infrarouge

Efficient fiber-coupled single-photon sources based on near infrared quantum dots

• Auteur / Autrice : Nico Margaria
• Direction : Aristide Lemaitre
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : Physique en Ile de France
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-....)

Mots clés

Mots clés libres

Boîte quantique

Photon unique

Semiconducteurs

Optique quantique

Quantum dot

Single photon

Semiconductors

Quantum optics

Résumé

L'objectif du projet de doctorat est de développer expérimentalement la prochaine génération de sources de photons uniques dans les bandes de longueurs d'onde optiques pour les télécommunications et de les combiner avec des systèmes cryogéniques portables pour des implémentations efficaces dans des réseaux basés sur la communication quantique. Le doctorant effectuera une spectroscopie de boites quantiques en collaboration avec l'équipe de croissance du C2N. Cette interaction entre l'optique et la croissance sera essentielle pour optimiser le processus de croissance, vers la realisation de sources de photons uniques avec longuer d'onde télécom. Des approches alternatives, comme la conversion quantique de fréquence, vont être explorés. La conception d'une efficace collection de photons, basée sur l'électrodynamique quantique des cavités, s'inspirera des dispositifs actuels fonctionnant à des longueurs d'onde plus courtes, mais une partie de l'effort nécessitera une nouvelle conception des cavités pour optimiser les performances du dispositif. Le candidat passera la majeure partie de son temps dans des laboratoires d'optique quantique de haut niveau et dans la salle blanche. L'exécution de calculs et d'algorithmes de programmation dans ce cadre n'est pas exclue. Grâce à ces connaissances combinées, il sera possible d'addresser ensemble les aspects technologiques et les aspects scientifiques plus fondamentaux.

The objective of the PhD project is to experimentally develop the next generation of single photon sources in the telecom wavelengths and combining them with portable cryogenic systems for efficient implementations in quantum communication based networks. The PhD student will conduct single quantum dot spectroscopy in close collaboration with the growth team. Such continuous feedback between optics and growth will be essential to optimize the growth process, toward the realization of efficient single photon sources at telecom wavelength. Alternative approaches, like quantum frequency conversion, will also be explored. The design for the efficient photon collection, based on cavity quantum electrodynamics, will be inspired on the current devices working at shorter wavelengths, but part of the effort would require novel cavity design to optimize the device performance. The student will spend most of his time in top-class quantum optics laboratories and in the clean room. Running calculations and programming algorithms in this framework are not excluded. With this combined knowledge it will be possible to address together both technological and more fundamental scientific aspects.