Relais quantique intégré sur niobate de lithium
Résumé
L'augmentation des distances de communication quantique passe par le développement de nouvelles sources de photons uniques et de paires de photons intriqués de plus en plus efficaces et émettant aux longueurs d'ondes des télécommunications. Ceci permet la transmission des photons à l'aide de fibres optiques avec un minimum de pertes à la propagation. Un deuxième élément clef pour l'augmentation des distances de communication est l'amélioration des détecteurs de photons uniques afin d'en réduire le bruit des détecteurs et d'augmenter leur efficacité. Actuellement, avec les technologies disponibles, les dis- tances maximales réalisables, avec une simple source de photons uniques, sont d'environ une centaine de kilo- mètres. L'utilisation de relais quantiques, basés sur le principe de téléportation d'état, permet d'améliorer le rapport signal sur bruit par l'augmentation du nombre de détecteurs. Ainsi, on peut acheminer de l'information sur de plus grandes distances, au détriment du signal. Pour réaliser un tel relai, nous avons besoin d'une source de paires de photons intriqués et d'un coupleur 50/50, comme le montre la FIG. 1. Pour cela nous pro- posons d'exploiter la technologie de l'optique intégrée permettant la réalisation d'une puce optique sur niobate de lithium autorisant la fonction relai quantique. Comme le montre la FIG. 2, une zone périodiquement polarisée suivit d'un coupleur 50/50 permet de générer les paires de photons intriqués. Puis, un deuxième coupleur 50/50 permet d'effectuer la mesure d'état de Bell. Cette puce présente l'avantage d'être très compacte (~5 cm), stable et facilement intégrable au sein d'un réseau de communication fibré, comme on peut le faire actuellement avec des commutateurs standards intégrés sur niobate de lithium. Nous montrerons les caractérisations classiques de la puce en ce qui concerne la génération de fluorescence paramétrique et le contrôle électro-optique des coupleurs. Par ailleurs, nous discuterons les premiers résultats relatifs à l'obtention d'une interférence à deux photons de type HOM au niveau du deuxième coupleur. Ces résultats prometteurs confirment la pertinence de notre approche.