Optique Quantique avec des Electrons Volants – FlyElec

Dans le domaine de l'optique quantique, les sources et les détecteurs à un photon sont indispensables si l’on veut manipuler l'information codée dans l'état quantique d'un photon. C’est la combinaison de ces outils expérimentaux avec les lames séparatrices et les polariseurs bien connus des opticiens qui rend possible la réalisation d'opérations quantiques sur des photons. Ce champ d’investigations a permis l’émergence de nouveaux concepts tels que la cryptographie quantique utilisée pour transférer de l'information avec un maximum de sécurité ; ces concepts novateurs ont par ailleurs déjà diffusé auprès du grand public.
Des expériences similaires pourraient être réalisées avec des électrons « volants » dans des systèmes appartenant au domaine de la matière condensée. Contrairement aux photons, les électrons interagissent entre eux par l'interaction coulombienne, ce qui ouvre de nouvelles voies pour réaliser des portes quantiques. Comme il se doit, le prix à payer sera un temps de cohérence plus court pour les électrons volants que pour les photons. Néanmoins la réalisation d'une porte quantique à deux qubits serait beaucoup plus simple à réaliser dans ces systèmes et ouvrirait la voie à des manipulations quantiques plus complexes.
Des expériences récentes ont montré que les expériences d’optique quantique pouvaient aussi être réalisées avec des électrons volants uniques. En effet, le transfert « à la demande » d’un électron unique entre deux boîtes quantiques séparées de quelques micromètres a déjà été mis en évidence. Dans ces expériences, l'électron est « propulsé » par une onde sonore ; l’émission et la détection de l'électron unique, quant à elle, se révèlent d’une très grande fidélité. Une telle réalisation ouvre la voie à des expériences d'optique quantique avec des électrons volants uniques dans des systèmes issus de la matière condensée : une telle avancée constitue le but du présent projet.