Un réseau quantique à base de boites quantiques semiconductrices – QDQN

De nombreux systèmes sont étudiés pour développer des technologies quantiques, allant des atomes piégés aux systèmes de bits quantiques à l’état solide. Chaque système présente des avantages et des inconvénients : les atomes uniques présentent une grande cohérence mais sont difficilement envisageables à grande échelle; les systèmes à l’état solide offrent cette possibilité mais souffrent de décohérence. Les boites quantiques semiconductrices sont très prometteuses dans ce contexte avec des avancées spectaculaires ces dernières années, dont plusieurs obtenus par l’équipe porteuse du projet ERC. En positionnant une BQ dans une cavité optique de façon déterministe, l’équipe a pu fabriquer des sources de photons uniques de plus d’un ordre de grandeur plus brillante que les sources utilisées à ce jour. Elles permettraient de porter à grande échelle de nombreuses applications quantiques. Par ailleurs, les boites quantiques offrent la possibilité de traiter l’information localement en utilisant un spin unique. Pour cela, il faut une interface très efficace entre la BQ et le champ optique. L’équipe a également démontré une interface boite quantique-photon de qualité record, surpassant même en terme de couplage et de cooperativité celles obtenues par la communauté des atomes froids. Fort de ces démonstrations, le projet présenté à l’ERC CoG en 2016 a pour objectif de :
- WPA : Démontrer la manipulation sur puce d’un grand nombre de photons uniques ou intriqués
- WPB : développer une interface spin-photon optimale pour les portes logiques quantiques à deux photons
- WPC : créer des réseaux embryonnaires à base de 2 à 3 composants quantiques : intriquer deux spin à distance et créer des états de cluster de photons.
- WPD : explorer une nouvelle approche pour coupler plusieurs boites quantiques couplées à un même mode mécanique.

Le projet ERC a été classé très près de la barre de financement à l’appel 2016. Dans ce projet tremplin ERC, nous proposons de réaliser les preuves de concept expérimentales à la base des workpackages A et B+C. Nous allons fabriquer des sources de photons uniques brillantes mutuellement indiscernables et démontrer le contrôle cohérent d'un spin unique en cavité.