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Ingénierie de l'intrication photonique pour l'information quantique et l'optique quantique fondamentaleKaiser, Florian 12 November 2012 (has links) (PDF)
Le but de cette thèse est de développer des sources d'intrication photonique pour étudier les réseaux de communication quantique et l'optique quantique fondamentale. Trois sources très performantes sont construites uniquement autour de composants standards de l'optique intégrée et des télécommunications optiques. La première source génère de l'intrication en polarisation via une séparation deterministe des paires de photons dans deux canaux adjacents des télécommunications. Cette source est donc naturellement adaptée à la cryptographie quantique dans les réseaux à multiplexage en longueurs d'ondes. La seconde source génère, pour la première fois, de l'intrication en time-bins croisés, autorisant l'implémentation de crypto-systèmes quantiques à base d'analyseurs passifs uniquement. La troisième source génère, avec une efficacité record, de l'intrication en polarisation via un convertisseur d'observable temps/polarisation. La bande spectrale des photons peut être choisie sur plus de cinq ordres de grandeur (25 MHz - 4 THz), rendant la source compatible avec toute une variété d'applications avancées, telles que la cryptographie, les relais et les mémoires quantiques. Par ailleurs, cette source est utilisée pour revisiter la notion de Bohr sur la complémentarité des photons uniques en employant un interféromètre de Mach-Zehnder dont la lame s ́eparatrice de sortie se trouve dans une superposition quantique d'être à la fois présente et absente. Enfin, pour adapter la longueur d'onde des paires des photons télécoms intriqués vers les longueurs d'ondes d'absorption des mémoires quantiques actuelles, un convertisseur cohérent de longueur d'onde est présenté et discuté.
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Transfert d'information quantique et intrication sur réseaux photoniquesBossé, Éric-Olivier 08 1900 (has links)
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Autonomous quantum error correction with superconducting qubits / Vers le calcul quantique tolérant à l’erreur adapté aux expériences en circuit QEDCohen, Joachim 03 February 2017 (has links)
Dans cette thèse, nous développons plusieurs outils pour la Correction d’Erreur Quantique (CEQ) autonome avec les qubits supraconducteurs.Nous proposons un schéma de CEQ autonome qui repose sur la technique du « reservoir engineering », dans lequel trois qubits de type transmon sont couplés à un ou plusieurs modes dissipatifs. Grâce à la mise au point d’une interaction effective entre les systèmes, l’entropie créée par les éventuelles erreurs est évacuée à travers les modes dissipatifs.La deuxième partie de ce travail porte sur un type de code récemment développé, le code des chats, à travers lequel l’information logique est encodée dans le vaste espace de Hilbert d’un oscillateur harmonique. Nous proposons un protocole pour réaliser des mesures continues et non-perturbatrices de la parité du nombre de photons dans une cavité micro-onde, ce qui correspond au syndrome d’erreur pour le code des chats. Enfin, en utilisant les résultats précédents, nous présentons plusieurs protocoles de CEQ continus et/ou autonomes basés sur le code des chats. Ces protocoles offrent une protection robuste contre les canaux d’erreur dominants en présence de dissipation stimulée à plusieurs photons. / In this thesis, we develop several tools in the direction of autonomous Quantum Error Correction (QEC) with superconducting qubits. We design an autonomous QEC scheme based on quantum reservoir engineering, in which transmon qubits are coupled to lossy modes. Through an engineered interaction between these systems, the entropy created by eventual errors is evacuated via the dissipative modes.The second part of this work focus on the recently developed cat codes, through which the logical information is encoded in the large Hilbert space of a harmonic oscillator. We propose a scheme to perform continuous and quantum non-demolition measurements of photon-number parity in a microwave cavity, which corresponds to the error syndrome in the cat code. In our design, we exploit the strongly nonlinear Hamiltonian of a highimpedance Josephson circuit, coupling ahigh-Q cavity storage cavity mode to a low-Q readout one. Last, as a follow up of the above results, we present several continuous and/or autonomous QEC schemes using the cat code. These schemes provide a robust protection against dominant error channels in the presence of multi-photon driven dissipation.
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Hamiltoniens locaux et information quantique en dimensions réduitesBoudreault, Christian 11 1900 (has links)
Cette thèse exploite les liens profonds entre la physique des systèmes quantiques
locaux, les propriétés non locales de leurs états fondamentaux et le contenu en information
de ces états. Les deux premiers chapitres sont consacrés à l’application des
systèmes quantiques locaux pour les fins d’une tâche informationnelle précise, soit le
calcul quantique. Au terme d’un bref survol de la théorie, nous proposons un patron
pour le calcul quantique universel et évolutif pouvant être réalisé sur une grande
variété de plateformes physiques, et démontrons qu’il est particulièrement résilient
face à un bruit anisotrope. Les quatre derniers chapitres sont pour leur part consacrés
à l’approche informationnelle des systèmes quantiques à corps multiples. Nous
décrivons les principales propriétés des corrélations et de l’intrication dans les états
fondamentaux des systèmes de dimensions réduites les plus courants, en distinguant
systèmes non critiques et systèmes critiques. Nous montrons que ces propriétés sont
fortement modifiées par la présence de frustration géométrique dans les chaînes de
spins. Enfin, nous réalisons une analyse exhaustive des corrélations et de l’intrication
dans les états fondamentaux de deux théories quantiques de champs non triviales. / This thesis exploits the deep connections between the physics of local quantum
systems, the nonlocal features in their ground states, and the information content of
these states. The first two chapters are dedicated to the application of local quantum
systems for the purpose of a definite information-theoretical task, namely quantum
computation. After a brief survey of the theory, we propose a scheme for scalable
universal quantum computation that, we argue, could be implemented on a wide
variety of physical platforms, and show that it is particularly resilient to anisotropic
noise. The last four chapters are dedicated to the information-theoretical approach
of many-body quantum systems. We describe the main properties of correlations and
entanglement in the ground states of the most common low-dimensional many-body
systems, distinguishing between noncritical systems and critical ones. We show how
these properties can be dramatically modified by the presence of geometric frustration
in spin chains. Finally, we perform an intensive study of correlations and
entanglement in the ground states of two nontrivial one-dimensional quantum field
theories.
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