en fr Quantum Optics with Semiconducting Artificial Atoms Optique quantique avec des atomes artificiels semiconducteurs Reportar como inadecuado




en fr Quantum Optics with Semiconducting Artificial Atoms Optique quantique avec des atomes artificiels semiconducteurs - Descarga este documento en PDF. Documentación en PDF para descargar gratis. Disponible también para leer online.

1 NEEL - Institut Néel

Abstract : The thesis focuses on quantum optical effects in semiconducting artificial atoms. We first investigate theoretically a single emitter coupled to a one-dimensional waveguide. This system allows for light propagation while preserving sensitivity at the single-photon level, which has motivated proposals for quantum gates and single-photon transistors. A scheme to monitor stimulated emission at the single-photon level in this one-dimensional open space is proposed, using an excited emitter e.g. a quantum dot and a classical pump laser. We show that light is emitted in the stimulating mode and that the atom performs classical Rabi oscillation. The fully quantum dynamics is also explored, where a single-photon packet interacts with an initially excited emitter. In contrast with the case of a classical pump, stimulation by a single photon is irreversible, i.e., no oscillation takes place. Stimulation is optimal for a packet three times shorter than the spontaneously emitted one. We show how this optimal irreversible stimulated emission can be applied to perform universal quantum cloning. The same device provides either optimal quantum cloning or maximally entangled photon pairs, depending only on the size of the incoming packet. In the second part of the thesis, we investigate the spontaneous emission spectrum of a semiconducting quantum dot weakly coupled to a microcavity. In particular, we address the problem of cavity feeding, where the quantum dot spontaneously emits photons at the frequency of an off-resonance cavity. The influence of phonons in the cavity feeding mechanism is analysed. An important distortion of the apparent cavity peak induced by the presence of phonons is demonstrated. These effects are topical and can be implemented in state-of-the-art semiconducting devices.

Résumé : Cette thèse porte sur les effets d-optique quantique avec des atomes artificiels semiconducteurs. Dans un premiers temps, on fait une étude théorique où un émetteur unique est couplé à un guide d-onde unidimensionnel. Ce système permets la propagation libre de la lumière en préservent la sensitivité au niveau d-un photon unique, ce que a motivé des propositions pour faire des portes logiques et des transistors au photon unique. Un schéma pour observer l-émission stimulée au niveau d-un photon unique dans cet environnement unidimensionnel est proposé, en utilisant un émetteur excité e.g. une boîte quantique et une pompage classique laser. On montre que l-émission se produit dans le mode stimulée et que la population atomique fait des oscillations de Rabi classiques. Ensuite, la dynamique complètement quantique est décrite, où un paquet avec un seul photon interagit avec l-atome initialement excité. Dans cette nouvelle condition, la stimulation est irréversible, i.e., les populations atomiques ne réalisent pas des oscillations. Cet effet est optimal dans le cas où le paquet est trois fois plus court qu-un paquet spontanément émis par le même atome. On démontre comment utiliser l-émission stimulée irréversible optimale pour produire des clones quantiques universels. Le même dispositif peut être utilisé aussi bien pour produire des paires des photons complètement intriqués, si le paquet du photon initial est suffisamment étendu. Dans un deuxième moment, nous nous sommes intéressés aussi au spectre d-émission spontanée d-une boîte quantique semiconductrice en couplage faible avec une microcavité. Ce système mets en évidence l-effet d-alimentation de la cavité, où la boîte émet spontanément à la fréquence de la cavité, même si cela est bien désaccordé. L-influence des phonons pour le mécanisme d-alimentation de la cavité est analysée. Une importante distorsion du spectre apparent de la cavité, induit pour la présence des phonons, est démontrée. Les effets étudiés sont topiques et peuvent être implémenté avec des dispositifs semiconducteurs de l-état de l-art.

en fr

Keywords : Waveguide Microcavity Quantum dot Spontaneous emission Stimulated emission

Mots-clés : Boîte quantique Émission spontanée Émission stimulée Microcavité Guide d-onde Quantum cloning





Autor: Daniel Valente -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



DESCARGAR PDF




Documentos relacionados