Source de lumière quantique à Variable Continues pour interaction avec un système atomique

Continuous-Variable quantum light source for atom-light interaction

• Auteur / Autrice : William Genetelli
• Direction : Valentina Parigi
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/04/2025
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : Physique en Ile de France
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Kastler Brossel

Mots clés

Mots clés libres

Variable Continues

Lumière quantique

États comprimés

Quantum light

Continuous Variables

Squeezed states

Résumé

Les propriétés quantiques des photons, qui permettent une transmission à longue distance et à faible perte, le multiplexage de grandes quantités d'informations quantiques dans un seul canal et le fonctionnement à des températures ambiantes normales, sont très prometteuses pour l'informatique quantique. Cependant, la faible interaction est leur principale faiblesse en matière de traitement de l'information quantique. Le calcul quantique à variables continues basé sur la mesure, qui exploite pleinement la génération déterministe de grandes structures intriquées à partir de sources comprimées, nécessite également la génération d'états fortement non-Gaussiens, qui ne peuvent pas encore être générés de façon déterministe. Ce projet de doctorat porte sur la conception et la mise en œuvre expérimentale d'une source de lumière de vide comprimée compatible avec l'interaction atome-lumière, qui sera ensuite utilisée pour interagir avec des réseaux d'atomes de Rydberg dans le cadre du projet européen collaboratif PathFinder PANDA. PANDA réunit des experts en génération d'états Gaussiens et non-Gaussiens à variables continues (LKB - Sorbonne Université), en physique des atomes de Rydberg (Institut d'Optique), en calcul quantique (SME-PASQUAL), en théorie de l'interaction atome-lumière (ICFO) et en détection quantique de la lumière (SME-PIXEL). Le doctorant travaillera non seulement sur l'implémentation de la source de lumière comprimée, mais il interagira également avec les différents partenaires du projet dans un effort commun pour atteindre de fortes non-linéarités photon-atome.

The quantum properties of photons - which allow low-loss long-range transmission, multiplexing of large amounts of quantum information into a single channel, and operation at standard room temperatures - hold great promise for scalable quantum computing. However, low interaction is their major weakness for quantum information processing. Continuous Variable measurement-based quantum computing which fully exploits the deterministic generation of large entangled structures from squeezed sources, has been hampered by the lack of deterministic non-Gaussian state generation. This PhD project involves the design and experimental implementation of a squeezed vacuum light source compatible with atom-light interaction, which will later be made to interact with arrays of Rydberg atoms in the collaborative European PathFinder project PANDA. PANDA brings together experts in continuous variable Gaussian and non-Gaussian state generation (LKB -Sorbonne Université), Ryberg array physics (Institut d'Optique) including computational application (SME-PASQUAL), atom-light interaction theory (ICFO) and quantum light detection (SME-PIXEL). The PhD student will not only work on the implementation of the squeezed light source, but will also interact with the different partners of the projects in a common effort to achieve strong photon-atom nonlinearities.