Nouvelles approches pour le développement des communications quantiques à base de fibres creuses

New approaches for the development of quantum communications based on hollow fibers

• Auteur / Autrice : Nibel Asselah
• Direction : Fetah Benabid, Frédéric Gerome
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences et ingénierie pour l'information
• Date : Inscription en doctorat le 09/09/2021
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences et Ingénierie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : XLIM PHOT - Photonique fibre et sources cohérentes

Mots clés

Mots clés libres

Optique

Fibre

Quantique

Non lineaire

Optic

Fiber

Quantum

Non-lineair

Résumé

L'accomplissement de la deuxième révolution quantique nécessite, entre autres, des sources à photon unique combinant un fort ratio signal-bruit, une forte brillance, une forte pureté et une intégrabilité dans le réseau de télécommunication. Dans ce contexte notre équipe a récemment démontré que la génération de paires de photon par mélange à quatre ondes spontané dans une fibre creuse remplie d'un gaz inerte est une approche intéressante qui pourrait à terme déboucher sur la réalisation de sources à photon unique sans bruit parasitaire et des paires intriquées. Cette configuration singulière lève deux verrous technologiques: i) la fibre creuse peut être conçue et fabriquée de telle façon que la dispersion remplie les conditions d'accord de phase très strictes pour générer les paires de photon dans l'état de corrélation souhaité, et ii) la fibre creuse remplie de gaz rare ne souffre pas de l'effet de diffusion Raman, qui a été un verrou jusqu'ici dans le développement de source à photon unique sans bruit. Dans ce contexte, la mise en œuvre de ces résultats préliminaires sera poursuivie avec pour objectif à moyen terme de développer une véritable plateforme fibrée pour les technologies quantiques à fort degré de contrôle et fonctionnalité. Les actions menées durant thèse sont: i) Caractérisation complète de la source de pairs de photons (numérique et expérimental) ii) Augmenter la brillance de cette source de photon unique iii) mettre en place des applications en utilisant la source de photon unique tel que : l'imagerie et la conversion de fréquence.

The achievement of the second quantum revolution requires, among other things, single-photon sources that combine a high signal-to-noise ratio, high brightness, high purity, and integrability into the telecommunication network. In this context, our team has recently demonstrated that the generation of photon pairs through spontaneous four-wave mixing in a hollow fiber filled with an inert gas is an interesting approach that could ultimately lead to the realization of single-photon sources without parasitic noise and entangled photon pairs. This unique configuration overcomes two technological barriers: i) the hollow fiber can be designed and manufactured in such a way that the dispersion fulfills the very strict phase-matching conditions for generating photon pairs in the desired correlated state, and ii) the hollow fiber filled with a rare gas does not suffer from the Raman scattering effect, which has been a hurdle so far in the development of single-photon sources without noise. In this context, the implementation of these preliminary results will be pursued with the medium-term objective of developing a true fiber-based platform for quantum technologies with a high degree of control and functionality. The actions carried out during this thesis are: i) Comprehensive characterization of the photon pair source (numerical and experimental) ii) Increasing the brightness of this single-photon source iii) Implementing applications using the single-photon source, such as imagery and frequency conversion.