Sujet proposé par Julien Laurat, laboratoire Kastler BrosselThème de recherche

Les bits quantiques, ou qubits, sont les briques de base du calcul quantique. Ils peuvent être codés à l’aide de systèmes physiques présentant deux états quantiques orthogonaux, tels que l’orientation d’une particule de spin 1/2 ou une paire de niveaux d’énergie dans un atome ou une boite quantique. De plus, afin de réaliser un calcul, il est nécessaire de préparer les qubits dans divers états initiaux et de les faire évoluer et interagir de manière contrôlée grâce à des portes quantiques.

Récemment, une méthode optique pour mettre en œuvre de telles opérations a été proposée : elle consiste à coder les qubits sur des superpositions de deux objets « classiques », c’est-à- dire des états dits « chat de Schrödinger ». Optiquement, cela peut être réalisé par des superpositions cohérentes de deux états cohérents de phases opposées. Un avantage important de ce codage est que la mesure du qubit peut être faite avec une efficacité proche de 100%. Le calcul quantique avec des superpositions d’états cohérents n’en est encore qu’à ses débuts. La préparation de superpositions d’états cohérents est également une tâche très difficile. Elle nécessite des opérations spécifiques sur des états non-classiques de la lumière, en particulier des soustractions de photons uniques.

Comment préparer de tels états quantiques ? Quels sont les protocoles d’information quantique utilisant ces états ?

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Julien Laurat