Séance de cours

Nanostructures quantiques : Sources de photons entremêlées

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Dans cours

PHYS-434: Physics of photonic semiconductor devices

Series of lectures covering the physics of quantum heterostructures, dielectric microcavities and photonic crystal cavities as well as the properties of the main light emitting devices that are light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs). ...

Description

Cette séance de cours se penche sur les propriétés des nanostructures quantiques semi-conductrices, en mettant l'accent sur le fractionnement fin de la structure en points quantiques InAs/GaAs uniques. L'instructeur explique l'importance d'annuler cette séparation pour générer des paires de photons enchevêtrés pour la communication quantique. La séance de cours couvre également les statistiques de photons, les fonctions de corrélation de second ordre, et le comportement des points quantiques individuels en tant qu'émetteurs de photons uniques. Différents aspects de la structure électronique des points quantiques de semi-conducteurs sont étudiés, notamment le rôle des interactions de Coulomb, des états chargés et des biexcitons. On discute du contrôle du fractionnement de la structure fine et de la mesure des statistiques sur les photons, en soulignant l'importance de l'évaluation de la cohérence dans les applications de communication quantique.

Enseignant·e·s (2)

Nicolas Grandjean

Nicolas Grandjean received a PhD degree in physics from the University ofNice Sophia Antipolis in 1994 and shortly thereafter joined the French National Center for Scientific Research (CNRS) as a permanent staff member. In 2004, he was appointed tenure-track assistant professor at the École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) where he created the Laboratory for advanced semiconductors for photonics and electronics. He was promoted to full professor in 2009. He was the director of the Institute of Condensed Matter Physics from 2012 to 2016 and then moved to the University of California at Santa Barbara where he spent 6 months as a visiting professor. Since 2018, he is the head of the School of Physics at the EPFL. He was awarded the Sandoz Family Foundation Grant for Academic Promotion, received the “Nakamura Lecturer” Award in 2010, the "Quantum Devices Award” at the 2017 Compound Semiconductor Week, and “2016 best teacher” award from the EPFL Physics School. His research interests are focused on the physics of nanostructures and III-V nitride semiconductor quantum photonics.

Raphaël Butté

Raphaël Butté was born in Paris, France, in 1973. He received the PhD degree from the University Claude Bernard, Lyon, France, in 2000 for his research on the structural and optoelectronic properties of hydrogenated nanostructured silicon thin films with potential applications for photovoltaics and thin film transistors. He then moved to the University of Sheffield (2000-2003), UK, to work as postdoctoral research associate in the group of Prof. Maurice S. Skolnick (Fellow of the Royal Society). His research shifted to the optical properties of III-V semiconductors with a main focus on the nonlinear optical properties of cavity polaritons occurring in GaAs-based microcavities driven under resonant optical excitation. In 2004, he moved to Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) as scientific collaborator in charge of optical spectroscopy at LASPE (http://laspe.epfl.ch/), a newly established laboratory directed by Prof. Nicolas Grandjean. In 2010, he became permanent member of staff (Scientific Collaborator and Lecturer). He was promoted to the position of Senior Scientist in 2016. His current research activity deals with planar waveguides, microdisks and photonic crystals made from III-nitride semiconductors. In particular, he is leading the activity focusing on: (i) the physics of exciton-polaritons in planar waveguides and (ii) high-β photonic crystal nanolasers. He is the author of 119 scientific articles published in peer-reviewed international journals, 14 publications published in peer reviewed journals following an international conference (Web of Science > 4500 citations, h-index: 36; Google Scholar > 6200 citations, h-index: 42) and 6 book chapters. He has given 30 invited talks in International Conferences/Winter-Summer Schools/Workshops. He has been the Publications Chair/Guest Editor of the Proceedings of the 5th International Workshop on Nitride semiconductors (IWN2008) and also served as Scientific Secretary of IWN2008 and of the 5th International Conference on Spontaneous Coherence in Excitonic Systems (ICSCE5). In 2012, he was one of the 149 scientists recognized by the Outstanding Referee program (http://publish.aps.org/OutstandingReferees) of the American Physical Society (APS) selected from a pool of roughly 60,000 currently active referees. Since September 2019, he is an Editorial Board Member of the newly launched open access APS journal, Physical Review Research. From September 2013 until December 2017, he was one of the Editors of the journal "Superlattices and Microstructures" (Elsevier). Since September 2015 he is a member of the Physics Doctoral School Teaching Committee. He was also a member of the EPFL Teaching Conference from September 2015 until August 2017.

Source officielle

Proximité ontologique

Informatique théorique

Theory of computation: Informatique quantique

Concepts associés (32)

Quantum channel

In quantum information theory, a quantum channel is a communication channel which can transmit quantum information, as well as classical information. An example of quantum information is the state of a qubit. An example of classical information is a text document transmitted over the Internet. More formally, quantum channels are completely positive (CP) trace-preserving maps between spaces of operators. In other words, a quantum channel is just a quantum operation viewed not merely as the reduced dynamics of a system but as a pipeline intended to carry quantum information.

Intrication quantique

En mécanique quantique, l'intrication quantique, ou enchevêtrement quantique, est un phénomène dans lequel deux particules (ou groupes de particules) forment un système lié, et présentent des états quantiques dépendant l'un de l'autre quelle que soit la distance qui les sépare. Un tel état est dit « intriqué » ou « enchevêtré », parce qu'il existe des corrélations entre les propriétés physiques observées de ces particules distinctes. En effet, le théorème de Bell démontre que l'intrication donne lieu à des actions non locales.

Cryptographie quantique

La cryptographie quantique consiste à utiliser les propriétés de la physique quantique pour établir des protocoles de cryptographie qui permettent d'atteindre des niveaux de sécurité qui sont prouvés ou conjecturés non atteignables en utilisant uniquement des phénomènes classiques (c'est-à-dire non-quantiques). Un exemple important de cryptographie quantique est la distribution quantique de clés, qui permet de distribuer une clé de chiffrement secrète entre deux interlocuteurs distants, tout en assurant la sécurité de la transmission grâce aux lois de la physique quantique et de la théorie de l'information.

Information quantique

La théorie de l'information quantique, parfois abrégée simplement en information quantique, est un développement de la théorie de l'information de Claude Shannon exploitant les propriétés de la mécanique quantique, notamment le principe de superposition ou encore l'intrication. L'unité qui est utilisée pour quantifier l'information quantique est le qubit, par analogie avec le bit d'information classique.

Quantum network

Quantum networks form an important element of quantum computing and quantum communication systems. Quantum networks facilitate the transmission of information in the form of quantum bits, also called qubits, between physically separated quantum processors. A quantum processor is a small quantum computer being able to perform quantum logic gates on a certain number of qubits. Quantum networks work in a similar way to classical networks. The main difference is that quantum networking, like quantum computing, is better at solving certain problems, such as modeling quantum systems.

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Couvre l'ingénierie des états de fréquence quantique de la lumière à l'aide de puces AlGaAs pour améliorer le traitement de l'information quantique.

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Déplacez-vous dans l'enchevêtrement quantique, explorant l'état, l'évolution et la mesure des particules enchevêtrées.

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