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H/F Doctorat sur la génération et manipulation de lumière quantique

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Informations générales

Référence : UMR9001-PASSEN-004
Lieu de travail : PALAISEAU
Date de publication : jeudi 12 mars 2020
Nom du responsable scientifique : Pascale Senellart
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 juin 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

L'objectif de la présente thèse est de développer des sources de lumière quantique ultra-efficaces et de les utiliser pour le calcul quantique optique sur puce.

 Nous étudions des boites quantiques uniques couplés de manière déterministe à une microcavité optique. Combinée à un contrôle électrique, cette technologie a déjà permis de développer des sources à haute efficacité de photons uniques indiscernables [1,2]. Les sources montrent une pureté quantique proche de l'unité pour une luminosité typiquement de 15% --- définie comme la probabilité d'obtenir un seul photon par impulsion. Une telle efficacité, déjà dix fois plus élevée que les sources à photons uniques annoncées, a permis d'augmenter le taux de manipulation quantique de 3 photons dans une puce photonique en verre [3].

L'objectif du travail de doctorat est de pousser plus loin l'efficacité des sources de photons uniques, en explorant de nouveaux schémas d'excitation et en développant de nouvelles conceptions de cavités. Ces sources seront ensuite utilisées pour mettre en œuvre le calcul quantique optique à petite échelle sur puce, dans le cadre de notre collaboration avec les groupes de Fabio Sciarrino (Rome) et Roberto Osellame (Milan). Enfin, pour augmenter encore les ressources quantiques pour l'informatique quantique, nous explorerons la génération efficace de paires de photons intriqués en utilisant l'intrication entre les photons uniques émis et l'état de spin d'un porteur dans le point quantique.

Contexte de travail

Ce projet de doctorat est financé par le réseau de formation innovant ITN QUDOT-TECH (www.qudot-tech.eu) qui vise à développer une plate-forme à semi-conducteurs pour le traitement de l'information quantique sur puce.

Contraintes et risques

Travail en salle blanche
Cryogénie
Lasers

Informations complémentaires

La physique quantique a eu un impact révolutionnaire sur l'industrie et la société au cours du siècle dernier, donnant naissance à l'industrie des semi-conducteurs et à la première génération résultante d'appareils quantiques (ordinateurs, téléviseurs, smartphones, etc.). Alors que la physique des semi-conducteurs est issue de la science quantique, les principes d'ingénierie de ces dispositifs de première génération sont restés ancrés dans la physique classique. Nous sommes actuellement au bord d'une deuxième révolution de la science quantique, où l'ingénierie quantique basée sur l'exploitation directe des capacités mécaniques quantiques fondamentales telles que la superposition et l'intrication promet de nouvelles technologies entières pour la société. Cependant, le passage à l'échelle des technologies de l'information quantique (IQ) reste le défi technique fondamental - un défi critique pour laquelle une nouvelle génération de chercheurs est urgemment nécessaire.

Dans QUDOT-TECH, nous construisons à partir de boites quantiques semiconductrices (QD) une solution au passage à l'échelle pour les applications tel réseau ou calcul quantique. Notre système exploite des boites quantiques insérée des microstructures photoniques (quides d'onde, cavités). Nous allons construire la première plate-forme au monde pour le traitement de l'information quantique sur puce entièrement intégré, une pierre angulaire potentiellement équivalente au transistor au silicium de la première génération de dispositifs quantiques. Comme il s'agit de recherche exploratoire, les programmes de recherche doctoraux actuels ne fournissent pas l'ensemble de compétences interdisciplinaires requis et l'état d'esprit entrepreneurial requis pour garantir des percées axées sur les applications dans le domaine de l'IQ. Nous avons rassemblé ici les meilleurs partenaires académiques et industriels européens pour former 15 chercheurs en début de carrière (ESR) à un niveau exceptionnel, où ils pourront agir en tant que futurs leaders européens en matière de technologie IQ. Les ESR QUDOT-TECH constitueront un lien indispensable entre le monde universitaire et l'industrie et rendront la nouvelle technologie largement disponible via une ou plusieurs entreprises dérivées - propulsant finalement l'Europe au leadership à l'échelle mondiale.

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