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Conditions d’observation d’un Echo de Photon Unique
Ce stage pourra se prolonger par une thèse.
Résumé
Le stage se place dans le contexte de la mise au point d’une mémoire quantique, capable d’enregistrer l’information quantique transportée par un signal lumineux, puis de la restituer en la transmettant à un nouveau signal lumineux.
L’information quantique transportée par la lumière se dépose sous forme d’excitation collective d’un ensemble d’atomes. Des processus optiques collectifs, tels que les échos de photon, la transparence induite électromagnétiquement (EIT) ou la super-radiance ouvrent donc des voies potentielles vers l’échange d’information quantique entre la lumière et la matière. Cependant ces mécanismes ne sont pas encore tous maîtrisés à l’échelle du photon unique, sans doute requise pour accéder aux propriétés quantiques visées.
Notre groupe possède une longue expérience des transitoires optiques cohérents qui reposent sur l’excitation simultanée d’un ensemble d’atomes et sur l’analyse de leur réponse commune sous forme de rayonnement cohérent. Nous avons développé dans ce domaine de nombreuses activités tant en recherche fondamentale qu’en direction des applications. Cependant nous n’avons pas encore exploré le régime des signaux très faibles propre à l’information quantique.
Le stage aura pour objectif un premier examen des conditions d’observation de ces signaux très faibles dans le cas bien défini des échos de photon produits dans des ions de Thulium en matrice cristalline. Parce qu’on peut les préparer dans un état de superposition de très longue durée de vie, les ions de terre rare en matrice cristalline pourraient être en effet de bons candidats pour une mémoire quantique. Par ailleurs, leur immobilité rapproche ces objets des systèmes atomiques refroidis par laser et facilite le contrôle optique des états de superposition.
Le stage s’insère dans un programme associant de nombreuses collaborations en France, en Europe aux Etats-Unis et en Inde. Il pourra se poursuivre par la préparation d’une thèse
Type(s) de recherche : Expérimentale
Financement de thèse envisagé : MENRT
Ecole Doctorale de rattachement de l’équipe : Ondes et Matière (EDOM)
Le(s) M2(s) qui correspond(ent) au profil demandé :Lasers et matière, Optique et Photonique, Physique Expérimentale des Atomes et des Molécules
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