Soutenance de thèse
Joe Ghalbouni
15 Novembre 2013
12/03/2016 1
Les communications quantiques
• L’information est encodée sur l’état quantique
• L’état quantique est transféré d’un point...
Les communications quantiques
• On encode sur les propriétés du photon (exemple : sa
polarisation)
• Etablir une communica...
Les enjeux d’un réseau de communication quantique
• Coûts élevés de ressources
• Préserver les corrélations quantiques dan...
• Introduction
• Modèle mathématique
• Source de photons jumeaux
• Source de photons intriqués en polarisation
• Comparais...
La fluorescence paramétrique
• Génération d’une paire corrélée en énergie et en impulsion
• Accord de phase de type I ou 0...
Démultiplexage en longueur d’onde
• En communications classiques : augmenter le débit
En communications quantiques : assur...
8
Lim et. Al.
2008
Arahira et. Al.
2013
Herbauts et. Al.
2013 (ArXiv)
Zhou et. Al.
2013
 Comparer les performances en distribution de paires de
photons corrélés puis intriqués en polarisation, de
différentes t...
Partie I
10
• Probabilité de coup sur les voies A et B :
• Probabilité d’une coïncidence vraie, accidentelle et de bruit :
11
NJTJJJ P...
• Forme spectrale de transmission
des canauxA et B d’un démultiplexeur :
• Somme des convolutions de chaque fonction de tr...
Visibilité
13ACC
ACC
PP
PP
V



TC
NABAC
Système
P
PP
V



21
1
TC
AC
Source
P
P
V
21
1


NABACTCC PPPP 
Caractéristiques des filtres et variables définies
14
Technologies
Filtre à couches minces (DTF)
Réseau de guide d’ondes (...
Caractéristiques des démultiplexeurs testés
15
100 GHz de largeur
de canaux
DTF AWG DGG DGFT
Forme
Spectrale
Flat-Top Flat...
Partie II
16
Dispositif expérimental
17
12 mW
779 nm
Mesure des coïncidences
18
Séparation statistique :
• Les photons de la paire sont dégénérés en fréquence :
• Chaque photon de la paire peut emprunte...
20
TC
NABAC
Système
P
PP
V



21
1
TC
AC
Source
P
P
V
21
1


Séparation statistique : comparaison globale
21
2
1
2
2
I
XXI
F BA
qualité 
22
Type de démultiplexeur I1(GHz) I2(GHz) I1/I2 XA XB Pertes
d’insertion (dB)
Facteur de
qualité 𝟏𝟎−𝟒
DTF 71,51 60,27 1,19...
Séparation déterministe :
Les photons de la paire sont non-dégénérés en fréquence :
23
is  
Signal d’entrée
 Séparation déterministe :
1. Pour les technologies DTF et AWG, nous n’avons pu voir de coïncidences
qu’en introduisant u...
25
26
BA
BA
qualité
II
XXI
F
11
2
2

Démux ITU I1A
(GHz)
I1B
(GHz)
I2
(GHz)
𝑰 𝟏𝑨 𝑰 𝟏𝑩
(𝑰 𝟐 ) 𝟐
DTF 21-27 82,11 60,99 60,66 1,36 0,02 0,02 3,72
DTF 23-25 76,39 ...
Conclusions
• Meilleur facteur de qualité obtenu pour DTF dans les deux distributions
• Uniformité de distribution pour DT...
Partie III
29
Dispositif expérimental
30
)(
2
1
VVeHH i
 
)(
2
1
VVHH 
Optimisation de la phase
31
Mesure de coïncidences avec 4 détecteurs
• Timetag : chaque instant d’arrivée est marqué avec un temps t
• Chaque différen...
33
 Dépendance de la visibilité en fonction de la taille de la
fenêtre de coïncidence
 Résultats pour DTF ITU 23-25
34
ACC
...
Variation du paramètre de Bell S en fonction de la taille de la
fenêtre de coïncidences (DTF ITU 22-26)
35
Séparation déterministe :
36
Séparation déterministe :
37
38
 Etat quantique prenant en compte la PDL (Polarization Dependent Loss)
 Facteur d’équilibre
 Paramètre de Bell et fidél...
 Dépendance du paramètre de Bell S en fonction du facteur
d’équilibre
40
 Conclusion
• Classification des démultiplexeurs avec un facteur de qualité
• Démonstration de la distribution multiutili...
Prochain SlideShare
Chargement dans…5
×

Distribution multiutilisateur de paires de photons intriqués aux

83 vues

Publié le

0 commentaire
0 j’aime
Statistiques
Remarques
  • Soyez le premier à commenter

  • Soyez le premier à aimer ceci

Aucun téléchargement
Vues
Nombre de vues
83
Sur SlideShare
0
Issues des intégrations
0
Intégrations
4
Actions
Partages
0
Téléchargements
1
Commentaires
0
J’aime
0
Intégrations 0
Aucune incorporation

Aucune remarque pour cette diapositive

Distribution multiutilisateur de paires de photons intriqués aux

  1. 1. Soutenance de thèse Joe Ghalbouni 15 Novembre 2013 12/03/2016 1
  2. 2. Les communications quantiques • L’information est encodée sur l’état quantique • L’état quantique est transféré d’un point à un autre • Les communications quantiques sont régies par les lois de la mécanique quantique • Parmi les applications : la cryptographie quantique qui permet d’atteindre un niveau de sécurité non atteint classiquement 2
  3. 3. Les communications quantiques • On encode sur les propriétés du photon (exemple : sa polarisation) • Etablir une communication quantique nécessite la génération et la détection de ces photons • L’intrication est au cœur des communications quantiques • La mesure du paramètre de Bell permet de vérifier la présence d’intrication 3
  4. 4. Les enjeux d’un réseau de communication quantique • Coûts élevés de ressources • Préserver les corrélations quantiques dans un environnement de distribution de signaux optiques 4
  5. 5. • Introduction • Modèle mathématique • Source de photons jumeaux • Source de photons intriqués en polarisation • Comparaison • Conclusion 5
  6. 6. La fluorescence paramétrique • Génération d’une paire corrélée en énergie et en impulsion • Accord de phase de type I ou 0 : HH etVV Accord de phase de type II : HV ouVH • Largeur de bande : limitée par l’accord de phase • Rendement de l’ordre de • Probabilité de génération de double paires 6 isp  isp kkk  9 10 )()( 2 2/32†† IOvacA I vacAIi   )()(),( ††† bababa baGddA 
  7. 7. Démultiplexage en longueur d’onde • En communications classiques : augmenter le débit En communications quantiques : assurer une multidistribution • Le démultiplexage sépare le signal d’entrée en plusieurs bandes spectrales, chacune attribuée à un utilisateur • On exploite la symétrie entre photons d’une même paire 7
  8. 8. 8 Lim et. Al. 2008 Arahira et. Al. 2013 Herbauts et. Al. 2013 (ArXiv) Zhou et. Al. 2013
  9. 9.  Comparer les performances en distribution de paires de photons corrélés puis intriqués en polarisation, de différentes technologies de démultiplexeur  Faire un lien entre les caractéristiques constructeur d’un démultiplexeur et ses performances en distribution de paires de photons  Etablir une distribution multiutilisateur de paires de photons intriqués en polarisation 9
  10. 10. Partie I 10
  11. 11. • Probabilité de coup sur les voies A et B : • Probabilité d’une coïncidence vraie, accidentelle et de bruit : 11 NJTJJJ PKXIpP  102 TTBATC GKXXIpP 202 TNBBNAATTBABAAC GPPPPGKXXIIpP ))(()(4 2 11 2 0  TNBNANANBBNBNAANAB GPPPPPPPPP ])()[(  NABACTCC PPPP  Probabilité d’émission par GHz Forme spectrale du canal J Transmission de la voie J Recouvrement temporel pompe/détecteur Bruit du détecteur J Rapport fenêtre de coïncidences et fenêtre de détection
  12. 12. • Forme spectrale de transmission des canauxA et B d’un démultiplexeur : • Somme des convolutions de chaque fonction de transmission : 12    dFI JF JF J )( 2 1 1     dFFI P AF A F )()( 2 1 2  
  13. 13. Visibilité 13ACC ACC PP PP V    TC NABAC Système P PP V    21 1 TC AC Source P P V 21 1   NABACTCC PPPP 
  14. 14. Caractéristiques des filtres et variables définies 14 Technologies Filtre à couches minces (DTF) Réseau de guide d’ondes (AWG) Réseau de diffractionGaussien (DGG) Réseau de diffraction Flat-Top (DGFT)
  15. 15. Caractéristiques des démultiplexeurs testés 15 100 GHz de largeur de canaux DTF AWG DGG DGFT Forme Spectrale Flat-Top Flat-Top Gaussienne Flat-Top Nombre de canaux 16 16 8 8 Pertes d’insertion (dB) (Type) 3,8 6 3,5 6 PDL (Polarization Dependent Losses) (dB) (Type) 0,25 0,5 0,3 0,3 Gamme de fréquences ITU 21 à 36 ITU 22 à 37 ITU 21 à 28 ITU 21 à 28
  16. 16. Partie II 16
  17. 17. Dispositif expérimental 17 12 mW 779 nm
  18. 18. Mesure des coïncidences 18
  19. 19. Séparation statistique : • Les photons de la paire sont dégénérés en fréquence : • Chaque photon de la paire peut emprunter soit le cheminA soit le chemin B, de façon équiprobable 19 2 p is    Signal d’entrée
  20. 20. 20 TC NABAC Système P PP V    21 1 TC AC Source P P V 21 1  
  21. 21. Séparation statistique : comparaison globale 21 2 1 2 2 I XXI F BA qualité 
  22. 22. 22 Type de démultiplexeur I1(GHz) I2(GHz) I1/I2 XA XB Pertes d’insertion (dB) Facteur de qualité 𝟏𝟎−𝟒 DTF 71,51 60,27 1,19 0,01 0,01 1,14 9,32 DGG 57,62 40,38 1,43 0,008 0,009 2,05 3,63 AWG 69,08 58,96 1,17 0,005 0,005 4,55 2,01 DGFT 70,673 56,39 1,25 0,004 0,005 5,86 1,17
  23. 23. Séparation déterministe : Les photons de la paire sont non-dégénérés en fréquence : 23 is   Signal d’entrée
  24. 24.  Séparation déterministe : 1. Pour les technologies DTF et AWG, nous n’avons pu voir de coïncidences qu’en introduisant un retard 2. Tableau récapitulant les retards (en ns) pour les différents couples ITU testés : 24 ITU DTF AWG DGG DGFT 23-25 15 12,5 0 0 22-26 22,5 10 0 0 21-27 -2,5 - 0 0
  25. 25. 25
  26. 26. 26 BA BA qualité II XXI F 11 2 2 
  27. 27. Démux ITU I1A (GHz) I1B (GHz) I2 (GHz) 𝑰 𝟏𝑨 𝑰 𝟏𝑩 (𝑰 𝟐 ) 𝟐 DTF 21-27 82,11 60,99 60,66 1,36 0,02 0,02 3,72 DTF 23-25 76,39 70,66 65,64 1,25 0,02 0,02 3,7 DTF 22-26 78,58 63,04 61,2 1,32 0,02 0,02 3,66 AWG 22-26 73,23 71,19 62,77 1,32 0,009 0,009 0,64 AWG 23-25 64,89 57,11 49,78 1,49 0,007 0,008 0,40 DGG 23-25 56,27 57,85 40,17 2,02 0,007 0,007 0,24 DGG 22-26 55,58 56,29 39,49 2,01 0,007 0,007 0,22 DGG 21-27 55,47 55,59 39,55 1,97 0,006 0,006 0,21 DGFT 21-27 68,05 50,55 50,55 1,95 0,004 0,004 0,086 DGFT 23-25 70,57 52,67 52,67 1,93 0,004 0,004 0,081 DGFT 22-26 73,39 51,75 51,75 1,96 0,004 0,004 0,078 27
  28. 28. Conclusions • Meilleur facteur de qualité obtenu pour DTF dans les deux distributions • Uniformité de distribution pour DTF, DGG et DGFT • Technologie DGG meilleure que DGFT • L’AWG présente le moins d’uniformité • Comment se comporte chaque filtre en intrication ? 28
  29. 29. Partie III 29
  30. 30. Dispositif expérimental 30 )( 2 1 VVeHH i   )( 2 1 VVHH 
  31. 31. Optimisation de la phase 31
  32. 32. Mesure de coïncidences avec 4 détecteurs • Timetag : chaque instant d’arrivée est marqué avec un temps t • Chaque différence de temps est comparée à la fenêtre de coïncidences imposée 32
  33. 33. 33
  34. 34.  Dépendance de la visibilité en fonction de la taille de la fenêtre de coïncidence  Résultats pour DTF ITU 23-25 34 ACC ACC PP PP V    Taille de la fenêtre (ns) Visibilité 5 61,9% 2,5 68,4% 1 85,7% 0,5 81,8%
  35. 35. Variation du paramètre de Bell S en fonction de la taille de la fenêtre de coïncidences (DTF ITU 22-26) 35
  36. 36. Séparation déterministe : 36
  37. 37. Séparation déterministe : 37
  38. 38. 38
  39. 39.  Etat quantique prenant en compte la PDL (Polarization Dependent Loss)  Facteur d’équilibre  Paramètre de Bell et fidélité en fonction des coefficients α et β  Facteur d’équilibre mesuré 39 )( 2 1 VVHHPDL   2 )(   équilibreF )] 4 [sin(222[ 2 1  S WDM Facteur d’équilibre DTF 0,75 AWG 0,70 DGG 0,94 2   F
  40. 40.  Dépendance du paramètre de Bell S en fonction du facteur d’équilibre 40
  41. 41.  Conclusion • Classification des démultiplexeurs avec un facteur de qualité • Démonstration de la distribution multiutilisateur à partir d’une seule source • Comparaison avec le modèle  Perspectives • Mesures de tomographie • Limitation des pertes sur le chemin optique • Amélioration du modèle • Mise en place d’une accordabilité automatique de la source 41

×