Contrôle de l’émission de nanocristaux semi-conducteurs à l’aide de structures plasmoniques pour la génération d’états quantiques de la lumière – QDOTICS

QDOTICS vise à la génération d'états quantiques de la lumière à partir de nanocristaux (NCs) originaux couplés à des structures plasmoniques. Le premier objectif est de concevoir des sources de photons uniques qui ne clignotent pas. Leurs performances en termes de taux de photons détectés (20%), de taux de polarisation (90%) et de cadence de fonctionnement (0,2 GHz) sont compatibles avec un dispositif de cryptographie quantique réaliste. Nous utiliserons des NCs de CdSe caractérisés par une épaisse coquille de CdS. Elle empêche la suppression de la fluorescence lorsque les NCs sont couplés à des structures plasmoniques. Cette partie du projet s'appuie également sur des structures métalliques aux modes de plasmons hybrides résultant du couplage fort entre des plasmons localisés et délocalisés.
Dans le domaine de l'optique quantique, le couplage de NCs CdSe/CdS à des structures métalliques offre la possibilité de réaliser des états de la lumière complexes à la base de nombreux protocoles d'information quantique. En utilisant des plasmons hybrides localisés/délocalisés, nous chercherons à produire des photons à l'indiscernabilité suffisante pour observer l'effet de coalescence. Une originalité de QDOTICS est d'obtenir cet effet par des expériences résolues en temps. Une coalescence supérieure à 80% est attendue.
Le dernier objectif est de générer des paires de photons intriqués en polarisation. Les NCs sont bien connus comme émetteurs de photons uniques : à cause de l'effet Auger, les états multiexcitoniques se recombinent non radiativement et seulement la dernière paire se désexcite en émettant un photon unique. Dans le cas de NCs CdSe/CdS avec les coquilles les plus épaisses, une délocalisation très importante des porteurs de charge conduit à une forte réduction de l'efficacité des processus Auger. Pour augmenter l’efficacité des cascades radiatives, nous utiliserons des guides DLSPPW (Dielectric-Loaded Surface Plasmon Polariton Waveguide) spécifiques. Notre objectif est d'obtenir une intrication violant les inégalités de Bell d'au moins 10%.