Quantip
Région Ile de France

Équipe
Nanophotonique quantique

Laboratoire

Groupe d'étude de la matière condensée

UMR 8635
45, avenue des Etats-Unis
78 035 Versailles Cedex

Responsable

Jean-Pierre HERMIER

Membres permanents

  • Stéphanie BUIL

  • Aymeric DELTEIL

  • Damien GARROT

  • Jean-Pierre HERMIER

  • Guillaume QUIBEUF

Site Internet

Activité scientifique

L’activité de l’axe Nanophotonique quantique (QNP) porte tout d’abord sur l’étude de nanosources de lumière :

Nous examinons aussi leur couplage à des structures photoniques, en particulier plasmoniques dont les modes de résonance sont confinés sur des distances de quelques nanomètres.

Dans le contexte de la photonique quantique intégrée, l’objectif est la réalisation de sources de photons uniques avec des propriétés excellentes en termes de brillance et d’indiscernabilité, dans un procédé de fabrication entièrement contrôlé.

Figure : (a) Image MEB et en photoluminescence d’un guide d’onde hBN. La fluorescence est celle d’un centre coloré.
(b) Image AFM d’une assemblée de nanoparticules d’or.

Équipe
Fluides quantiques de lumières et nanophotonique

Laboratoire

Laboratoire Kastler Brossel

UMR 8552
4, Place Jussieu
75005 Paris

Responsable

Alberto BRAMATI

Membres permanents

  • Alberto BRAMATI

  • Quentin GLORIEUX

  • Hanna LE JEANNIC

Site Internet

Activité scientifique

L’activité de l’équipe se concentre sur deux sujets principaux dans le domaine des technologies quantiques :

 

couplage

© Quentin Glorieux, 2020

Figure : Montage expérimental pour le couplage d’un émetteur de photons uniques avec une nanofibre optique.

Équipe
Rubidium froid et lumière twistée (TWIST)

Laboratoire

Laboratoire de chimie-physique-matière et rayonnement

UMR 7614
Place Jussieu Paris 5

Responsable

Laurence PRUVOST

Membres permanents

  • Laurence PRUVOST

Site Internet

Activité scientifique

Physique quantique de l’interaction entre atomes et vortex optiques

Le vortex optique – ou lumière twistée – a la particularité de transporter un moment angulaire orbital photonique (OAM) qui est une grandeur quantifiée par un entier relatif. L’OAM permet un grand espace de bits pour le codage d’information. On sait par ailleurs faire des superpositions d’OAMs et les faire interagir avec la matière.

En ce qui concerne les atomes on utilise et privilégie des interaction non-linéaires qui permettent des effets de mémoire ou de construire de l’intrication en OAM dans des paires de photons émises.

Les expériences pour analyser l’interaction entre atomes et vortex sont réalisées sur du rubidium en cellule ou refroidi par laser, auquel on applique des faisceaux lasers excitateurs préalablement  façonnés en phase par SLM (Spatial Light Modulator) pour leur conférer un OAM ou une superposition d’OAMs.

 

 

Équipe
Electrons-Photons-Surfaces

Laboratoire

Laboratoire de physique de la matière condensée

UMR 7643
Ecole Polytechnique, LPMC
91120 Palaiseau

Responsable

Landry BRETHEAU

Membres permanents

  • Natalia ALYABYEVA

  • Everton ARRIGHI

  • Landry BRETHEAU

  • Fabian CADIZ

  • Joël GRIESMAR

  • Jacques PERETTI

  • Jean-Damien PILLET

  • Alistair ROWE

  • Fausto SIROTTI

Site Internet

Activité scientifique

Le groupe EPS développe deux axes de recherche principaux. D’une part, le groupe étudie la physique des semi-conducteurs en sondant

Ces études sont basées sur des techniques originales telles que la spectroscopie électronique à basse énergie, la polarimétrie de spin, la microscopie à luminescence polarisée et les microscopies à sonde locale.

D’autre part, le laboratoire QCMX explore les propriétés quantiques des circuits électroniques et de la matière en couplant des circuits supraconducteurs à des matériaux de faible dimension. En pratique, nous réalisons des expériences de transport quantique et de QED de circuits en utilisant des jonctions Josephson hybrides basées sur des nanotubes de carbone ultra-propres. Ces jonctions hébergent des excitations électroniques dans la gamme d’énergie des GHz, appelées états liés d’Andreev, qui constituent une ressource inexploitée pour concevoir de nouveaux dispositifs quantiques.

Équipe
Photonique et cohérence de spin

Laboratoire

Institut des NanoSciences de Paris

UMR 7588 CNRS
Sorbonne Université
Boîte Courrier 840
4 Place Jussieu
75005 Paris

Responsable

Thierry BARISIEN

Membres permanents

  • Thierry BARISIEN

  • Mathieu BERNARD

  • Frédérick BERNARDOT

  • Maria CHAMARRO

  • Alex CHIN

  • Laurent LEGRAND

  • Florent MARGAILLAN

  • Christophe TESTELIN

Site Internet

Activité scientifique

La compréhension et le contrôle des dynamiques de relaxation et de décohérence d’excitons et de spins dans des nanostructures semi-conductrices sont deux objectifs au centre du projet développé par l’équipe. Les nanostructures étudiées sont de natures diverses et réalisent des systèmes quantiques modèles avec, pour certaines, la mise en œuvre de matériaux nouvellement façonnés à l’échelle nanométrique, éventuellement ‘bio-inspirés’, et dont les propriétés sont en grande partie à explorer. Les fonctionnalités ou applications visées ici à travers la maîtrise des processus électroniques relèvent pour la plupart, du domaine des technologies quantiques (avec la génération de qubits, leur manipulation, le contrôle du transport cohérent excitonique etc). Dans les systèmes considérés, le couplage des excitations élémentaires aux vibrations du réseau ou l’influence de l’environnement électrostatique sont à l’origine d’effets le plus souvent délétères (effets non radiatifs, thermalisation, décohérence…), ainsi les études réalisées cherchent à déterminer dans quelles conditions les effets du couplage à l’environnement peuvent être réduits voire exploités afin de préserver les effets quantiques d’intérêt. La mise au point « d’interfaces » efficaces (pour les préparation, manipulation et lecture des états) est une facette complémentaire et fait l’objet de développements spécifiques ayant une forte composante en nanophotonique.

© Thierry Barisien, 2022.

Figure : Expérience de rotation Faraday (2K – 5T) résolue en temps pour l’étude de la relaxation et cohérence de spin dans les nanostructures semi-conductrices.

Équipe
Proofs and Programs

Laboratoire

Institut de Recherche en Informatique Fondamentale

IRIF - UMR 8243
Université Paris Cité
Bâtiment Sophie Germain
Case courrier 7014
8 Place Aurélie Nemours
75205 Paris Cedex 13

Responsable

Claudia FAGGIAN

Membres permanents

  • Claudia FAGGIAN

  • Thomas EHRHARD

  • Paul-André MEILLIÈS

  • Michele PAGANI

  • Alexis SAURIN

Site Internet

Activité scientifique

Les recherches de l’IRIF en informatique quantique comprennent la conception et l’analyse d’algorithmes, l’étude de modèles de calcul et les fondements des langages de programmation.

L’équipe Preuves et programmes de l’IRIF contribue au développement d’une théorie pour les langages de programmation quantiques. Notre objectif est de fournir des principes solides et des méthodes formelles (sémantique des programmes, systèmes de types, machines abstraites, modèles mathématiques) pour l’analyse et le développement de langages de programmation quantiques. Les questions clés sont la modularité et la compositionnalité : elles sont essentielles pour réduire la complexité des programmes quantiques.

 

© Claudia Faggian, 2017.

Figure :La figure montre une machine abstraite exécutant un fragment de programme qui encode une pièce de monnaie quantique.

Équipe
Algorithmique et complexité

Laboratoire

Institut de Recherche en Informatique Fondamentale

IRIF - UMR 8243
Université Paris Cité
Bâtiment Sophie Germain
Case courrier 7014
8 Place Aurélie Nemours
75205 Paris Cedex 13

Responsable

Sophie LAPLANTE

Membres permanents

  • Simon APERS

  • Geoffroy COUTEAU

  • Michel DE ROUGEMONT

  • Pierre FRAIGNIAUD

  • Iordanis KERENIDIS

  • Amos KORMAN

  • Sophie LAPLANTE

  • Frédéric MAGNIEZ

  • Claire MATHIEU

  • Sylvain PERIFEL

  • Adi ROSEN

  • Miklos SANTHA

  • Adrian VLADU

Site Internet

Activité scientifique

Les recherches menées à l’IRIF reposent sur l’étude et la compréhension des fondements de toute l’informatique, afin d’apporter des solutions innovantes aux défis actuels et futurs des sciences numériques.

En informatique quantique, l’IRIF est reconnu pour ses contributions portant sur la conception et l’analyse d’algorithmes, l’étude des modèles de calculs, et les fondements des langages de programmation.

En 2014, l’IRIF a co-fondé à Paris le Paris Centre for Quantum Computing (PCQC). Ce centre regroupe des informaticiens, des physiciens théoriciens et expérimentaux et des mathématiciens qui travaillent à Paris et en région parisienne.

© Frédéric Magniez, 2017.

Figure : Algorithme présenté dans un langage graphique de programmation quantique.
Cet algorithme recherche la présence de triangle dans un graphe.

Équipe
NanOOptics & Spectroscopy (NOOS)

Laboratoire

Lumière, Matière et Interfaces

UMR9024

Responsable

Jean-Sébastien LAURET

Membres permanents

  • Emmanuelle Deleporte

  • Jean-Sébastien Lauret

  • Loïc Rondin

Site Internet

Activité scientifique

L’équipe NOOS se concentre sur trois activités principales :

© Damien Raynal, 2022.

Figure : Lévitation optique de nanoparticules dans un vide.
Un faisceau laser de forte puissance est focalisé par un objectif (à gauche) et piège une particule de silice (point rouge vif) à son foyer.

Équipe
Génération d’états non-classiques

Laboratoire

Laboratoire Charles Fabry

CNRS UMR 8501
Institut d'Optique Graduate School
2 Av. Augustin Fresnel
91120 Palaiseau

Responsable

Rosa TUALLE-BROURI

Membres permanents

  • Rosa TUALLE-BROURI

Site Internet

Activité scientifique

L’optique quantique fournit des outils utiles au traitement de l’information quantique. Dans l’approche des variables continues, certains états exotiques avec des structures quantiques complexes présentent des propriétés quantiques vraiment intéressantes, ouvrant de nouvelles perspectives. Par exemple, ces états permettent de mettre en œuvre les portes quantiques nécessaires à l’informatique quantique en utilisant uniquement des séparateurs de faisceaux et des photodétecteurs. L’état du chat, qui est une superposition de deux états cohérents de phase opposée et qui a été nommé ainsi en référence à la célèbre expérience de Schrödinger, est l’un de ces états. Le principal défi est de pouvoir les générer efficacement. L’objectif principal de notre équipe est de développer un processeur quantique de base, avec une mémoire quantique couplée à une unité de traitement quantique, afin de générer de tels états complexes à des taux élevés.

Équipe
Cristaux et dynamique des états quantiques

Laboratoire

Institut de Recherche de Chimie de Paris

UMR 8247
Chimie ParisTech – PSL
11 rue Pierre et Marie Curie
75005 Paris

Responsable

Philippe GOLDNER

Membres permanents

  • Alexandre TALLAIRE

  • Diana SERRANO

  • Philippe GOLDNER

  • Mary De Feudis

Site Internet

Activité scientifique

Nous concevons, cultivons et caractérisons des cristaux dopés aux terres rares et des centres de couleur dans le diamant, dans lesquels nous cherchons à contrôler des états optiques et de spin non classiques. Ces matériaux, produits sous forme de monocristaux massifs et nanostructurés, présentent des états quantiques extrêmement durables à basse température. Cette propriété unique à l’état solide nous permet d’aborder un large éventail d’applications, allant du traitement de l’information et de la communication quantiques à l’analyse spectrale et à l’imagerie médicale.

© Eloïse Lafitte-Houssat, 2021.

Figure : Cristaux dopés par des ions de terres rares pour les mémoires quantiques (171Yb3+ :Y2SiO5).