Propriétés physiques à l'échelle atomique de sources de photons uniques – APOGEE

Les sources de photon unique (SPU) sont des systèmes capables d'émettre des photons un par un. Ces sources sont d'une importance majeure dans le domaine du traitement quantique de l'information et ces applications. Les expériences impliquant des SPU reposent généralement sur l'excitation optique de systèmes à deux niveaux de dimension atomique (molécules uniques, lacunes dans le diamant ...). De nombreuses questions fondamentales liées à la nature de ces sources et à l'impact de leur environnement restent à explorer:
Comment la distance à l'échelle nanométrique ou l'orientation entre deux (ou plus) SPU affecte leurs propriétés d'émission? La cohérence émerge-t-elle de la proximité entre les sources? Ces structures se comportent-elles toujours comme des SPU ou conduisent-elles à l'émission de photons corrélés ? Peut-on alors contrôler le degré d'intrication entre les sources? Peut-on exciter à distance l'émission de ces sources en utilisant des chaînes moléculaires comme convoyeurs de l'excitation? Peut-on identifier et adresser électroniquement les SPU dans lles monocouches de dichalcogénures de métaux de transition? Comment une contrainte mécanique ou la présence de plasmons localisés affectent les propriétés d'une SPU excitée électriquement?
Répondre à ces questions nécessite de pouvoir sonder, manipuler et exciter des SPU avec une précision atomique. Ceci est au-delà de ce qui est réalisable avec une méthode entièrement optique. Puisqu'ils peuvent être confinés à des dimensions atomique,s nous proposons d'utiliser des électrons plutôt que des photons pour exciter les SPU. Cette approche originale offre un accès direct à la physique à l'échelle atomique des SPU et est pertinente pour la mise en œuvre de ces sources dans des dispositifs hybrides combinant des composants électroniques et photoniques. A cet effet, un microscope à sonde local sera développé permettant d'obtenir simultanément des résolutions spatiales, chimiques, spectrales et temporelles. Des molécules uniques, et des défauts au sein de monocouches de dichalcogénures de métaux de transition sont autant de SPU qui seront étudiées au cours de ce projet et qui présentent respectivement un intérêt pour des questions fondamentales et plus appliquées.