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Thèse : Puces photoniques pour la communication quantique longue distance

Anthony Martin

Cette thèse présente l’étude et la réalisation de différents éléments clés pour la communication quantique longue distance. Pour cela, nous tirons parti de l’optique intégré sur niobate de lithium, qui permet de mettre en exergue les propriétés non-linéaires de ce matériau. Après une brève introduction sur l’information quantique, nous permettant de mettre en avant les enjeux actuels du domaine, nous nous intéressons à la réalisation de trois sources de paires de photons intriqués sur les observables polarisation (2) et time-bin (1), émettant aux longueurs d’onde des télécommunications. Ces réalisations font partie des meilleures sources actuelles aussi bien en termes de brillance que de qualité d’intrication mesurée, le tout alliant compacité et simplicité d’utilisation. Dans un second temps, nous présentons l’élaboration et la mise en oeuvre d’un relais quantique entièrement intégré dédié à l’augmentation des distances de communication. Pour ce faire, nous avons mergé au sein d’un même composant, et ce pour la première fois, deux effets non-linéaires, l’un optique-optique pour la génération de paires de photons intriqués, et l’autre électro-optique pour le routage contrôlable des photons. Une expérience d’interférence à deux photons entre un photon émis par la puce et un photon issu d’une source externe nous a permis de valider notre approche en obtenant une visibilité d’interférence de 79%, en parfait accord avec les prédictions théoriques. Cette puce peut devenir un élément clé de la communication quantique car elle permet d’accroître les distances de communication par un facteur 1.8.

Mots-clés

MOSAIQ