Les chercheurs de l’équipe QITE Photonics du laboratoire MPQ ont récemment publié un article dans la revue Physical Review.
Les auteurs :
- A. RAYMOND
- A. ZECCHETTO
- J. PALOMO
- M. MORASSI
- A. LEMAÎTRE
- F. RAINERI
- M.I. AMANTI
- S. DUCCI
- F. BABOUX
Les états intriqués de lumière à haute dimension offrent de nouvelles possibilités pour l’information quantique, depuis les tests fondamentaux de la mécanique quantique jusqu’à l’amélioration des protocoles de calcul et de communication. Dans ce contexte, le degré de liberté spatial est particulièrement adapté à l’intégration sur puce. Les circuits photoniques traditionnels génèrent et manipulent des photons étape par étape, en utilisant une séquence de composants optiques discrets. En revanche, les systèmes de guides d’ondes non linéaires offrent une alternative prometteuse où les photons peuvent être générés et interférer de manière continue, dévoilant ainsi de nouvelles capacités dans un encombrement réduit.
Nous exploitons ici ce concept pour mettre en œuvre une source compacte et polyvalente d’états de lumière spatialement intriqués dans des réseaux de guides d’ondes non linéaires en AlGaAs.
Un faisceau de pompe classique injecté dans un ou plusieurs guides d’ondes génère des paires de photons à la longueur d’onde des télécoms par conversion paramétrique spontanée vers le bas (SPDC), grâce à la forte non-linéarité de second ordre du matériau (Fig. 1).Ces paires de photons passent ensuite continuellement d’un guide d’ondes à l’autre au cours de leur propagation, mettant en œuvre des marches quantiques aléatoires.Par rapport aux études précédentes, les marches sont ici générées directement à l’intérieur du dispositif, et la génération peut avoir lieu à n’importe quelle position le long de l’axe de propagation. Outre un gain d’intégration, cette configuration permet une accumulation progressive de l’intrication spatiale, en raison de l’interférence entre les marches quantiques initiées à toutes les positions longitudinales possibles. Nous utilisons une configuration multi-pompe pour concevoir l’état quantique de sortie et mettre en œuvre différents types de corrélations spatiales, violant un critère de non-classicité de plusieurs dizaines d’écarts-types [1]. Combinée à la possibilité de modifier à volonté la géométrie du dispositif, cette nouvelle approche ouvre la voie à la simulation, dans un environnement contrôlé, de problèmes physiques difficilement accessibles dans les systèmes de matière condensée, tels que la localisation d’Anderson des états multiparticulaires ou la protection topologique de l’enchevêtrement.
© F. Baboux, MPQ, Université Paris Cité
(a) Principe de l’ingénierie de l’intrication spatiale par des marches quantiques en cascade dans un réseau de guides d’ondes non linéaires.
(b) Image SEM d’un réseau de guides d’ondes non linéaires en AlGaAs fabriqué.
(c) Exemple d’un état spatialement corrélé et d’un état anticorrélé mesurés.
(d) état anticorrélé.