Le développement de la Théorie du Calcul Quantique provient de l'idée qu'un ordinateur est avant tout un système physique, de sorte que ce sont les lois de la Nature elles-mêmes qui constituent une limite ultime sur ce qui peut être calculé ou non. L'intérêt pour cette discipline fut stimulé par la découverte par Peter Shor d'un algorithme quantique rapide pour factoriser un nombre, alors qu'actuellement un tel algorithme n'est pas connu en Théorie du Calcul Classique. Un autre résultat important fut la construction par Lov Grover d'un algorithme capable de retrouver un élément dans une base de donnée non-structurée avec un gain de complexité quadratique par rapport à tout algorithme classique. Alors que ces algorithmes quantiques sont exprimés dans le modèle ``standard' du Calcul Quantique, où le registre évolue de manière discrète dans le temps sous l'application successive de portes quantiques, un nouveau type d'algorithme a été récemment introduit, où le registre évolue continûment dans le temps sous l'action d'un Hamiltonien. Ainsi, l'idée à la base du Calcul Quantique Adiabatique, proposée par Edward Farhi et ses collaborateurs, est d'utiliser un outil traditionnel de la Mécanique Quantique, à savoir le Théorème Adiabatique, pour concevoir des algorithmes quantiques où le registre évolue sous l'influence d'un Hamiltonien variant très lentement, assurant une évolution adiabatique du système. Dans cette thèse, nous montrons tout d'abord comment reproduire le gain quadratique de l'algorithme de Grover au moyen d'un algorithme quantique adiabatique. Ensuite, nous montrons qu'il est possible de traduire ce nouvel algorithme adiabatique, ainsi qu'un autre algorithme de recherche à évolution Hamiltonienne, dans le formalisme des circuits quantiques, de sorte que l'on obtient ainsi trois algorithmes quantiques de recherche très proches dans leur principe. Par la suite, nous utilisons ces résultats pour construire un algorithme adiabatique pour résoudre des problèmes avec structure, utilisant une technique, dite de ``nesting', développée auparavant dans le cadre d'algorithmes quantiques de type circuit. Enfin, nous analysons la résistance au bruit de ces algorithmes adiabatiques, en introduisant un modèle de bruit utilisant la théorie des matrices aléatoires et en étudiant son effet par la théorie des perturbations.

La mécanique quantique prédit l'existence de corrélations entre particules distantes qui ne peuvent s'expliquer dans le cadre des théories réalistes locales. Suite au développement récent de la théorie de l'information quantique, il a été réalisé que ces corrélations non-locales ont des implications quant aux capacités de traitement de l'information des systèmes quantiques. Outre une signification physique, elles possèdent donc une signification informationnelle. Cette thèse traite de différents aspects de la non-localité liés à ces deux facettes du phénomène. Nous commençons par un examen de la structure des corrélations locales et non-locales. Nous dérivons dans ce contexte de nouvelles inégalités de Bell, et généralisons ensuite le paradoxe de Greenberger-Horne-Zelinger à des états quantiques de dimension arbitraire et composés de plusieurs sous-systèmes. Nous abordons par après la non-localité du point de vue de la théorie de l'information. Il est possible de concevoir des théories non-locales consistantes avec le principe de causalité mais offrant des avantages supérieurs à la mécanique quantique en terme de manipulation de l'information. Nous investiguons l'ensemble des corrélations compatibles avec de telles théories afin d'éclairer l'origine des limitations imposées par le formalisme quantique. Nous nous intéressons également à la quantité de communication classique nécessaire pour simuler les corrélations non-locales. Nous montrons que cette mesure naturelle de la non-localité est étroitement liée au degré de violations des inégalités de Bell. Nous nous tournons ensuite vers des aspects expérimentaux. La faible efficacité des détecteurs utilisés dans les expériences de violation des inégalités de Bell reste un obstacle majeur à une démonstration convaincante de la non-localité, mais aussi à toute utilisation de la non-localité dans des protocoles d'information quantique. Nous dérivons d'une part des bornes quant à l'efficacité minimale requise pour violer les inégalités de Bell, et d'autre part des exemples de corrélations plus résistante à ces imperfections expérimentales. Finalement, nous clôturons cette thèse en montrant comment la non-localité, principalement étudiée dans le cadre de systèmes décrits par des variables discrètes, telles que les variables de spin, peut également se manifester dans des systèmes à variables continues, telles que les variables de position et d'impulsion.

Nano-sized semiconductors, known as quantum dots (QDs), are one of the hottest research areas in recent years. The energy gaps of QDs change with their diameters, giving them size-dependent optical properties. By controlling reaction conditions, people are able to make QDs that can emit in certain wavelength ranges. So far, QDs have shown great potential in telecommunication, bio-imaging, single-photon laser source, etc. This thesis starts with Chapter 1, which first introduces the finding of QDs and why they have such special properties. The quantum confinement and energy gap are discussed, followed by the absorption and emission of QDs. Moreover, the synthesis methods and mechanism involved are reviewed in brief. Chapter 2 presents the synthesis of lead-based core, core-shell and core-shell-shell QDs and previous work by other people. A few techniques including transmission electron microscopy (TEM), UV-absorption, photoluminescence (PL) measurement, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were used and shown in this chapter. Core-shell and core-shell-shell QDs are shown to present excellent stability over 20 months. The ZnS shell was proved by energy-dependent XPS and TEM measurements. A detailed discussion on quantum yield (QY) is given in Chapter 3. Absolute and relative QY measurements and some standard dyes are discussed. After that, Chapter 4 shows systematic QY measurements on lead-based core and core-shell QDs. For each type of QDs, at least two batches are selected with their emission spectra presented as well. It is revealed by collected data that they have excitation-dependent QYs. The QY drops as the excitation light increases in energy (higher wavelength), which is due to non-radiative decays from higher excited states or the Auger effects. QY of PbS and PbSe QDs can be as high as 50%. Eventually, the conclusion and future work are included in Chapter 5. All experimental work is described in detail in the experimental section. / Graduate

Ho kai Cheung. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 1997. / Includes bibliographical references (leaves 112-114). / Ho Kai Cheung. / Acknowledgements --- p.i / Abstract --- p.ii / Contents --- p.iii / Chapter Chapter 1. --- Introduction --- p.1 / Chapter Chapter 2. --- QNM and Green's function --- p.6 / Chapter 2.1 --- Introduction to QNM --- p.7 / Chapter 2.2 --- QNM and Green's function --- p.9 / Chapter 2.3 --- Modes of the universe and Green's function --- p.11 / Chapter Chapter 3. --- Correlation function and Green's function --- p.16 / Chapter 3.1 --- Equation of motion approach --- p.17 / Chapter 3.2 --- NM approach --- p.20 / Chapter Chapter 4. --- Correlation function : QNM expansion --- p.23 / Chapter 4.1 --- QNM expansion of correlation function --- p.24 / Chapter 4.2 --- Physical Examples --- p.27 / Chapter 4.2.1 --- One dimensional laser cavity --- p.27 / Chapter 4.2.2 --- Dielectric slab --- p.40 / Chapter Chapter 5. --- Quantization of EM field : modes of the universe approach --- p.49 / Chapter 5.1 --- Spherical wave expansion --- p.49 / Chapter 5.2 --- Quantization of EM field --- p.52 / Chapter 5.3 --- Correlation function : NM expansion --- p.56 / Chapter Chapter 6. --- QNM expansion of EM correlation function I --- p.59 / Chapter 6.1 --- TE part result --- p.61 / Chapter 6.2 --- TM part result --- p.65 / Chapter Chapter 7. --- QNM expansion of EM correlation function II --- p.69 / Chapter 7.1 --- Dyadic Green's function --- p.69 / Chapter 7.2 --- Green's function and correlation function : EM case --- p.72 / Chapter 7.3 --- QNM expansion of correlation function --- p.73 / Chapter Chapter 8. --- Sum rules --- p.76 / Chapter 8.1 --- Proof of sum rules --- p.77 / Chapter 8.2 --- Equivalence of two approaches --- p.78 / Chapter 8.3 --- Discussion of the QNM expansion --- p.79 / Chapter Chapter 9. --- EM field fluctuation in dielectric sphere --- p.82 / Chapter 9.1 --- Modes of the universe approach (revision) --- p.83 / Chapter 9.2 --- QNM approach --- p.85 / Chapter 9.3 --- Increase convergence by sum rules --- p.90 / Chapter Chapter 10. --- Conclusion --- p.97 / Appendix A. Scalar Green's function by normalized NM --- p.100 / Appendix B. Modification of existence of QNM on imaginary axis --- p.102 / Appendix C. Tensor Tij --- p.104 / Appendix D. Evaluation of aW+(wn)/aw --- p.106 / Appendix E. Classical dyadic Green's function --- p.107 / Appendix F. QNM expansion of Tij inside a leaky cavity --- p.109 / Appendix G. Symmetric properties of Fij --- p.111 / Bibliography --- p.112

Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2002. / Supervisors: George Sudarshan and Jack S. Turner. Vita. Includes bibliographical references. Available also from UMI Company.

Thesis (Ph. D.)--University of Queensland, 2002. / Includes bibliographical references.

Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2001. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 179-187). Available also in a digital version from Dissertation Abstracts.

Thesis (Ph. D.)--Hong Kong University of Science and Technology, 2003. / Includes bibliographical references (leaves 102-112). Also available in electronic version. Access restricted to campus users.

Next-generation information technology is expected to rely on discrete two-state quantum systems that can deterministically emit single photons. Quantum dots are mesoscopic (~10,000 atoms large) semiconductor islands grown in a host crystal of larger band-gap that make well-defined two-level quantum systems and are very attractive due to stability, record coherence times, and the possibility of integrating them into larger structures, such as optical microcavities. This work presents experimental progress towards understanding the coherent optical processes that occur in single quantum dots, particularly such phenomena that might be one day utilized for quantum communication applications. High resolution low temperature optical spectroscopy is used in conjunction with first order (amplitude) and second-order (intensity) correlation measurements of the emitted field. A novel technique is introduced that is capable of harvesting the fluorescence of single dots at the same frequency as the laser, previously impossible due to insurmountable scattering. This technique enables the observation, for the first time, of single quantum dot resonance fluorescence, in both the weak and strong excitation regimes, which forms the basis for deterministic generation of single photons. Guided by the rich theoretical description available from quantum optics with atoms we obtain insight into the complex dynamics of this driven system. Quantum dots confined to novel optical microcavities were further investigated using micro photoluminescence. An optical microcavity properly coupled to a two-level system can profoundly modify its emission characteristics via quantum electrodynamical effects, which are highly attractive for single photon sources. The all-epitaxial structures we probe are distinguished by a bulk morphology that overcomes the fragility problems of existing approaches, and provides high quality factors as well as small mode volumes. Lasing is obtained with larger strucutres. Additionally, isolation of individual dots is further realized in smaller cavities and the Purcell effect observed in time-resolved photon counting experiments. / text

Thesis (Ph. D.)--Oregon State University, 2010. / Printout. Includes bibliographical references (leaves 126-129). Also available on the World Wide Web.