Communications quantiques DOSSIER
( Fig . 1 ) 1 . La croissance des échantillons est effectuée par épitaxie par jets moléculaires , et la fabrication des guides est réalisée suivant des techniques standard de lithographie et gravure utilisées pour les semiconducteurs III-V . Le taux typique de génération de paires de photons est de ~ 10 6 -10 7 s -1 , les pertes optiques de 0.4 dB . cm -1 [ 4 ]. Dans le contexte des communications quantiques , la capacité à émettre des paires de photons intriqués sur une large gamme spectrale dans la bande C des télécommunications est particulièrement intéressante , car la capacité du réseau est proportionnelle à la bande spectrale des états utilisés pour partager l ’ intrication . Par conséquent il y a un intérêt croissant pour le développement de sources miniaturisées de photons intriqués à large bande .
Ici nous nous intéressons à deux degrés de libertés largement utilisés pour la distribution d ’ intrication : la polarisation et l ’ énergie-temps . Pour produire des paires de photons intriqués , il doit exister deux façons possibles et indiscernables de créer ces paires . Cela peut se produire soit à l ' intérieur de la source elle-même , soit par une post-manipulation à l ' aide d ' optiques supplémentaires après la source et une post-sélection au niveau des détecteurs . Dans l ’ encart nous décrivons comment des états intriqués en polarisation de type | Ψ > pol = —
1
√ – 2 (| H sV c
>
+ | V s H c
>
), ainsi que des états intriqués en énergie-temps | Ψ > en-temps = 1 — √ – 2 (| C s C c
>
+ e iφ | L s L c
>
) peuvent être produits en utilisant les sources AlGaAs . Ces états correspondent à une superposition cohérente entre deux configurations possibles ( les états de polarisation horizontale ( H ) ou verticale ( V ) dans le premier cas , et les états correspondant à l ’ emprunt d ’ un chemin court ( C ) ou long ( L ) dans le second cas ). La fidélité d ’ états produits expérimentalement à ces états maximalement intriqués ( états de Bell ) peut être quantifiée par des mesures de corrélation ( Fig . 2 , Fig . 3 ). Cette fidélité est dans les deux cas très élevée sur une large bande spectrale ( par exemple pour les états intriqués en polarisation , la fidélité est supérieure à 95 % sur une bande de 26 nm ), ce qui permet d ’ implémenter de la distribution d ’ intrication sur plusieurs canaux de fréquence en parallèle , comme c ’ est le cas pour le transport d ’ information classique dans les fibres optiques . À titre d ’ exemple , dans le cadre d ’ une collaboration avec Nokia Bell-Labs et le Laboratoire d ’ Informatique de P6 ( SU ), nous avons combiné les propriétés des états générés par ces dispositifs avec des techniques de multiplexage en longueur d ' onde à grille
GÉNÉRATION D ’ INTRICATION EN POLARISATION ET ÉNERGIE-TEMPS
Le processus de conversion paramétrique spontanée permet de générer de paires des photons intriqués en polarisation et en énergie-temps . En ce qui concerne la polarisation , dans les guides AlGaAs on exploite un processus non-linéaire de type 2 , dans lequel les photons générés sont polarisés orthogonalement . Deux interactions possibles ont lieu dans le processus de conversion : la première génère un photon signal polarisé H et un photon complémentaire polarisé V , tandis que la seconde produit l ’ inverse , un photon signal polarisé V et un photon complémentaire polarisé H ( a ). Grâce à la faible biréfringence du dispositif ces deux interactions sont indiscernables , ce qui donne lieu à la superposition cohérente des deux états possibles , et donc à l ’ intrication . En ce qui concerne l ’ intrication énergie-temps , on exploite la simultanéité d ' émission des 2 photons de la paire en pompant le dispositif avec un laser continu et on utilise un interféromètre de Franson déséquilibré dans lequel on fait circuler les photons ( b ). Quatre situations possibles peuvent se produire : les 2 photons empruntent le bras court , ou les 2 le bras long , ou celui polarisé H le long et celui polarisé V le court ou vice-versa . En mesurant le signal de coïncidences en fonction du retard temporel entre les instants de détection des 2 photons on obtient une figure avec 3 pics ( c ) ; les pics satellites correspondent aux situations où les photons ont emprunté des bras de longueur différente . Le pic central correspond aux événements où les photons ont emprunté des chemins de même longueur . En se mettant dans la condition où le temps de cohérence du faisceau de pompe est supérieur à la différence entre les temps de parcours dans les deux bras de l ' interféromètre et au jitter des détecteurs , eux-mêmes supérieurs au temps de cohérence des photons générés , le pic central résulte de la superposition cohérente entre les 2 états avec un déphasage ϕ contrôlable avec un étireur piezo de fibre sur un des deux bras .
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