Développement de sources de photons multiplexées pour les technologies quantiques // Development of multiplexed photon sources for quantum technologies

Les technologies de l’information quantique offrent de nombreuses promesses notamment dans le domaine du calcul et des communications sécurisées. Parmi la diversité de technologies possibles, les qubits photoniques, du fait de leur excellente robustesse à la décohérence sont particulièrement intéressants pour les communications quantiques, y compris à température ambiante. Ils offrent également une alternative à d’autres technologies de qubits dans le cadre du calcul quantique. Afin de déployer à grande échelle ces applications, il est nécessaire de disposer de dispositifs compacts, bon marché, en grand nombre. La photonique sur silicium est une plate-forme attractive pour parvenir à cet objectif, en implémentant différents composants clé de génération, manipulation et détection de qubits photoniques.

La génération de photons à l’état solide peut se faire par différents processus physiques. Parmi ceux-là, la génération non-linéaire de paires de photons présente différents attraits tels que le fonctionnement à température ambiante, la possibilité d’utiliser la paire de photons comme source de photons uniques annoncés, sources de paires de photons intriqués…

Votre rôle consistera à travailler au développement, au suivi de fabrication et à la caractérisation en laboratoire de sources de photons paramétriques multiplexée dans des matériaux à base de silicium afin de surpasser les limites inhérentes au processus physique de génération de paires de photons. Dans l’objectif d’une intégration complète sur une unique puce, il est notamment essentiel de pouvoir filtrer efficacement la lumière indésirable, afin de ne garder que les photons d’intérêt. C’est pourquoi un accent particulier sera également mis sur ces filtres.

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Quantum information technologies offers several promises in domains such as computation or secured communications. There is a wide variety of technologies available, including photonic qubits. The latter are robust against decoherence and are particularly interesting for quantum communications applications, even at room temperature. They also offers an alternative to other qubits technologies for quantum computing. For the large-scale deployment of those applications, it is necessary to have cheap, compact and scalable devices. To reach this goal, silicon photonics platform is attractive. It allows implementing key components such as generation, manipulation and detection of photonic qubits.

Solid-state photon generation may occur with different physical processes. Among those, the non-linear photon pair generation has several benefits, such as working at room temperature, the ability to generate heralded single photon, or entangled photon pairs…

You will work on multiplexed parametric photon pair sources in order to surpass the inherent limits of the physical process for generating photon pairs. This will include the development, the fabrication monitoring, and the characterization in the laboratory. In the goal of a full integration on chip, it is necessary to be able to filter effectively unwanted light, in order to keep only photons of interest.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Optronique (LETI)
Service : Service des Nouvelles Applications de la Photonique
Laboratoire : Laboratoire d’Intégration Photonique sur Silicium
Date de début souhaitée : 01-10-2025
Directeur de thèse : A Préciser A préciser
Organisme : CEA

Financement public/privé

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Optronique (LETI)
Service : Service des Nouvelles Applications de la Photonique

Ecole d'ingénieur ou M2 en nanophotonique/physique quantique