Contrôle par laser de la dynamique de systèmes quantiques - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2007

Laser control of quantum systems

Contrôle par laser de la dynamique de systèmes quantiques

Abstract

 The goal of this thesis is to apply optimal control theory in order to control the dynamics of quantum systems with laser pulses. Optimal control theory (OCT) can be formulated in the Hilbert space for wavefunctions or in the Liouville space for density matrices. The latter formalism is useful to take into account dissipation and decoherence. The first application concerns the localization of a wave packet in a given well of a two-dimensional potential energy surface in which three wells are connected by a bifurcation region. The model system discrebes the isomerization of the of H3CO in to H2COH. The second application is related to the isomerization of the retinal model where only the torsional coordinate is taken into account. Fields have be optimized to drive unitary transformations corresponding to the gates NOT, CNOT and HADAMARD. These fields have been concatenated to simulate the four steps of the Deutsch algorithm.on two qubits. The coupling with a dissipative bath is taken into account. These simulations confirm that it is conceivable to use molecular systems and shaped pulses for quantum computation.
Cette thèse est consacrée au contrôle de la dynamique de systèmes quantiques par interaction avec des impulsions laser. Ces impulsions laser sont déterminées par la méthode du contrôle optimale qui peut être formulé dans l'espace de Hilbert pour les fonction d'ondes et dans l'espace de Liouville pour les matrices densité. Cette dernière approche est nécessaire pour étudier la dissipation et la décohérence. La première application concerne la localisation d'un paquet d'ondes dans l'un ou l'autre des puits d'une surface de potentiel à deux dimensions où trois bassins sont connectés par une région de biffurcation. Le modèle moléculaire correspond à l'isomérisation de H3CO en H2COH. La seconde application porte sur un modèle d'isomérisation du rétinal où seul la coordonnée de torsion est prise en compte. Les applications sur la portes logiques ont été réalisées en encodant l'information dans des niveaux vibrationnels d'un double puits à deux dimensions. Des champs permettant de simuler des transformations unitaires telles que la porte NOT, la porte CNOT et la porte HADAMARD ont été optimisés. Ces champs ont été concaténés pour simuler les quatre étapes de l'algorithme de Deutsch sur un système à deux qubits. L'influence de l'environnement a été prise en compte. Ces simulations montrent qu'il est concevable d'utiliser des degrés de liberté moléculaires avec des impulsions laser optimisées pour aller vers la calcul quantique.
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Dates and versions

tel-00743288 , version 1 (18-10-2012)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00743288 , version 1

Cite

Mamadou Ndong. Contrôle par laser de la dynamique de systèmes quantiques. Chimie théorique et/ou physique. Université Paris Sud - Paris XI, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00743288⟩
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