Accès optimal à l'information quantique à variables continues – Gandalf

Le projet GANDALF s'inscrit dans le contexte de l'information quantique exploitant l'intrication multipartite dans des observables à spectre continu (également connu sous le nom de régime variable continu, CV). Son objectif principal est de fournir de nouveaux outils expérimentaux et conceptuels pour caractériser pleinement les états multipartites de la lumière et les appliquer à la détection quantique distribuée et aux protocoles de communication quantique. Cet objectif ouvre la voie à des applications à moyen et long terme, dont l'impact sociétal et économique élevé correspond aux objectifs stratégiques des sciences et technologies de l'information. En particulier, l'intrication des fréquences CV a été identifiée comme une ressource quantique extrêmement riche avec des applications dans pratiquement tous les domaines de la technologie quantique : les travaux récents se sont progressivement orientés vers la mise en œuvre dans l'optique intégrée et il s'agit d'une ressource stratégique sur laquelle investir pour faire avancer les utilisations pratiques de la lumière quantique multimode.
Le projet GANDALF part de l'intrication entre les modes de fréquence et s'intéresse à leur détection optimale, dans le but de fournir de nouveaux outils conceptuels et pratiques utiles et compatibles avec les ressources intégrées. Dans l'information quantique CV, la détection est plus qu'un outil de diagnostic quantique, mais elle est essentielle, par exemple, pour mettre en œuvre le passage à différentes bases de calcul et dans la préparation de l'état annoncé. Basé sur des travaux antérieurs du consortium, le projet Gandalf part de l'observation que dans de nombreuses situations, la détection CV standard basée sur un détecteur homodyne laisse une partie de l'information quantique non mesurée et vise à démontrer expérimentalement l'avantage provenant d'une nouvelle classe de détecteurs que nous avons désignés comme interféromètres à effet mémoire (IME).
Le projet se développe à l'origine dans le contexte de sources photoniques quantiques intégrées sur des plates-formes à base de Si, mais il va au-delà. Il démontrera expérimentalement une forte intrication CV multipartite à grande échelle dans des régimes de lumière intense et faible, en optique intégrée à base de Si et en optique de volume respectivement. Les équipes expérimentales française et américaine (INPHYNI et UVA) collaboreront aux expériences de l'autre, comme elles l'ont fait par le passé. L'équipe théorique du PhLAM guidera la modélisation, la vérification et la validation de l'information quantique multipartite, permettant une caractérisation complète de la corrélation quantique CV en utilisant le concept d'IME.