Quantum teleportation-based protocols with hybrid entanglement of light - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2021

Quantum teleportation-based protocols with hybrid entanglement of light

Protocoles de téléportation quantique reposant sur l'intrication hybride de la lumière

Tom Darras

Résumé

This thesis focuses on the implementation of quantum teleportation-based protocols involving conjointly the discrete- and continuous-variable approaches of optical quantum information processing. We first present the interest of these protocols in the framework of heterogeneous quantum networks, and we introduce the experimental techniques for the generation of non-Gaussian quantum states such as single photons, optical Schrödinger cat states, up to hybrid entanglement between discrete- and continuous-variable quantum states. We develop a novel experimental tool for the implementation of a Bell-state measurement composed of photon counting and quadrature selection. By combining these methods, we demonstrate an entanglement swapping protocol between two entangled states of different natures: single-photon entanglement and hybrid entanglement of light. We describe the installation of an additional heralded single-photon source and a cryogenic system for the operation of superconducting single-photon detectors. We finally employ these new resources in a hybrid quantum teleportation protocol which enables the conversion of quantum information from discrete- to continuous-variables. This work paves the way towards the interconnection of platforms of different natures in heterogeneous quantum networks.
Cette thèse porte sur l'implémentation de protocoles de téléportation quantique impliquant conjointement les approches en variables discrètes et en variables continues de l'information quantique optique. Nous commençons par présenter l'intérêt de ces protocoles dans le cadre des réseaux quantiques hétérogènes, puis nous introduisons les techniques expérimentales pour la production d'états non-Gaussiens tels que des photons uniques, des chats de Schrödinger optiques, jusqu'à l'intrication hybride de la lumière entre des états quantiques en variables discrètes et continues. Nous développons un nouvel outil expérimental pour la mise en place d'une mesure de Bell qui intègre des techniques de comptage de photon et de sélection de quadratures du champ. Nous combinons ces méthodes en réalisant un protocole de transfert d'intrication entre deux états intriqués de natures différentes: une intrication à un photon et une intrication hybride de la lumière. Nous décrivons ensuite la mise en place d'une source de photons uniques annoncés supplémentaire et d'un système de cryogénie pour le fonctionnement de détecteurs de photon supraconducteurs. Enfin nous employons ces nouvelles ressources dans un protocole de téléportation quantique hybride permettant la conversion d'information quantique de variables discrètes à variables continues. Ces travaux ouvrent la voie à l'interconnexion de plateformes de natures différentes dans les réseaux quantiques hétérogènes.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03712015 , version 1 (02-07-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03712015 , version 1

Citer

Tom Darras. Quantum teleportation-based protocols with hybrid entanglement of light. Quantum Physics [quant-ph]. Sorbonne Université, 2021. English. ⟨NNT : 2021SORUS219⟩. ⟨tel-03712015⟩
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