Voici les rapports sur les divers travaux de recherche effectués pendant mes études.
Stage de M1 réalisé sous la direction de Pr. Hans-A. Bachor, équipe d'imagerie quantique de l'Australian Research Center for Quantum-Atom Optics
Le domaine de l'optique quantique étudie les propriétés de la lumière au niveau quantique. De nombreux résultats ont pu ainsi être obtenus dans les tests de la mécanique quantique et dans le domaine de l'information quantique. En particulier, le domaine de l'imagerie quantique multimode étudie les propriétés spatiales d'une image optique, et l'utilisation que l'on peut en faire dans une expérience d'optique quantique. L'objectif est de reproduire dans un seul faisceau laser contenant de nombreux modes spatiaux les mêmes résultats qu'avec plusieurs faisceaux non-copropageants.
Nous présentons ici deux techniques que nous avons développées pour la manipulation et la détection d'un faisceau multimode. Nous introduisons une méthode originale pour la manipulation des faisceaux : nous démontrons que toute opération linéaire peut être effectuée sur un faisceau multimode à l'aide d'un modulateur spatial de phase (Spatial Light Modulator), et présentons un algorithme pour concevoir toute conversion de mode. Nous montrons aussi l'utilisation que nous pouvons faire d'une détection homodyne multipixel pour étudier les propriétés d'un faisceau multimode.
Stage de L3 réalisé sous la direction de Luca Guidoni, équipe IPIQ du laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques à l'Université Paris Diderot
La réalisation de mémoires quantiques est un élément indispensable dans le développement de l'information quantique. L'équipe Ions Piégés et Information Quantique du laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques (Paris Diderot) s'emploie à réaliser de telles mémoires, à l'aide d'ions piégés par un piège de Paul.
Une pièce maîtresse du piège est le refroidissement par laser des ions. Dans le cas des ions strontium utilisés par l'équipe, le refroidissement implique un système à trois niveaux. Les caractéristiques de ce système provoquent pour diverses raisons l'apparition d'états découplés des lasers de refroidissement, appelés états noirs. Il apparaît que ces états noirs sont dépendants de la polarisation des lasers de refroidissement. Nous cherchons ici à déstabiliser ces états noirs, néfastes pour le refroidissement, par une technique de modulation de la polarisation.
Mémoire réalisé en collaboration avec Arthur Stril, sous la direction de Thierry Paul, département Mathématiques et Applications, ENS
La téléportation est un des grands fantasmes de l'imaginaire humain depuis des siècles. Nous présentons ici le principe théorique de la téléportation d'un qu-bit, en insistant sur certains aspects délicats du processus comme la réalisation expérimentale des portes quantiques. Nous donnerons un aperçu des difficultés mathématiques profondes qui surviennent, soulevées notamment par la dimension infinie.
Projet expérimental de L3, réalisé en collaboration avec Arthur Stril, sous la direction Christophe Prigent, Université Paris 6
La chaîne linéaire est un véritable toy model de la physique des solides, qui tente de modéliser le comportement de systèmes régulièrement organisés comme un cristal. La théorie est résoluble analytiquement, et prédit des comportements non intuitifs : les fréquences propres se séparent en plusieurs branches séparés par des gaps. Avec une chaîne linéaire de pendules de torsion à moment d'inertie variable, dont le mouvement est suivi sur oscilloscope, nous avons souhaité reproduire ces résultats théoriques.
Projet expérimental de L3, réalisé en collaboration avec Vincent Freulon, David Parrain et Arthur Stril, sous la direction de Giancarlo Faini, laboratoire Photonique et Nanostructures, Marcoussis
Ce projet expérimental a été réalisé au Laboratoire de Photonique et de Nanostructures, unité CNRS implantée sur le site Alcatel de Marcoussis. Avec l'aide de plusieurs chercheurs du laboratoire, nous avons réalisé en salle blanche des plaques de diodes en utilisant différentes résines et techniques de gravure. Nous avons pu observer l'effet tunnel résonnant sur lequel sont fondées ces diodes, en mesurant leur caractéristique courant-tension.