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Date
May 11, 2017 7:30 AM
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May 11, 2017 3:15 PM
Lieu de l'événement
Polytechnique Montréal
8 h 30 – 9 h : Inscription (Hall Lassonde, M-1100)
9 h – 9 h 10 : Mot d’ouverture (salle M-1510)
9 h 10 – 10 h 10 : Edo Waks, Université du Maryland (salle M-1510)
Nanophotonique quantique : contrôler la lumière avec une seule boîte quantique
10 h 10 – 10 h 40 : Pause-café (Hall Lassonde, M-1100)
10 h 40 – 11 h 25 : Glen Evenbly, Université de Sherbrooke (salle M-1510)
Méthodes de réseaux de tenseurs pour les systèmes quantiques à N corps
11 h 25 – 12 h 10 : Denis Seletskiy, Polytechnique Montréal (salle M-1510)
Électrodynamique quantique dans l’espace-temps
12 h 10 – 14 h : Dîner (Hall Lassonde, M-1100)
14 h – 14 h 45 : Stéphane Kéna-Cohen, Polytechnique Montréal (salle M-1510)
Optique quantique avec des particules lumière-matière
14 h 45 – 15 h 15 : Pause-café (Hall Lassonde, M-1100)
15 h 15 – 16 h : Yves Bérubé-Lauzière, Université de Sherbrooke (salle M-1510)
Superpositions d’états de Fock en cavité par rétroaction quantique active fondée sur la mesure
16 h – 16 h 10 : Mot de clôture (salle M-1510)
Université du Maryland
Nanophotonique quantique : contrôler la lumière avec une seule boîte quantique
Les interactions entre la lumière et la matière sont au cœur des communications optiques et des technologies de l’information. Les dispositifs nanophotoniques renforcent les interactions lumière-matière en confinant les photons dans de petits volumes modaux, ce qui permet un traitement optique de l’information à faible énergie. En régime de couplage fort, ces interactions sont suffisamment intenses pour qu’un seul photon induise une réponse non linéaire dans un seul système atomique. De telles non-linéarités à un photon sont très recherchées pour les applications de traitement quantique de l’information, où les atomes servent de mémoires quantiques et les photons, de porteurs d’information quantique. Dans cette présentation, je discuterai de nos efforts pour développer et contrôler de façon cohérente des dispositifs nanophotoniques fortement couplés à l’aide de boîtes quantiques couplées à des cristaux photoniques. Les boîtes quantiques sont des « atomes artificiels » semi-conducteurs qui peuvent agir comme émetteurs de photons efficaces et comme mémoires quantiques stables. En les intégrant dans une cavité à cristal photonique qui confine spatialement la lumière dans un volume inférieur à une longueur d’onde au cube, nous pouvons atteindre le régime de couplage fort. Cette plateforme ouvre la voie à des dispositifs quantiques intégrés et compacts sur puce semi-conductrice, qui pourraient servir de composants de base aux réseaux quantiques et aux ordinateurs quantiques distribués. Je présenterai notre démonstration d’un transistor quantique, la brique fondamentale des ordinateurs et des réseaux quantiques, utilisant le spin d’un seul électron dans une boîte quantique. Je décrirai ensuite la réalisation d’une nouvelle approche d’électrodynamique quantique en cavité permettant de mesurer l’état d’un spin de manière entièrement optique. Cette technique permet une lecture efficace du spin même lorsque celui-ci présente une transition cyclante de faible qualité. Enfin, je présenterai nos récents efforts pour étendre nos résultats aux longueurs d’onde des télécommunications et pour améliorer l’efficacité et l’extensibilité de la structure afin d’obtenir des dispositifs intégrés à plusieurs boîtes quantiques sur une seule puce.
Université de Sherbrooke
Méthodes de réseaux de tenseurs pour les systèmes quantiques à N corps
Les systèmes quantiques à N corps sont difficiles à étudier, car l’espace de Hilbert associé, qui contient tous les états à N corps possibles, croît exponentiellement avec la taille du système. Toutefois, ces dernières années, les progrès dans la compréhension de l’intrication quantique ont révélé que seule une petite région de cet immense espace de Hilbert est réellement pertinente pour l’étude des systèmes quantiques à N corps. Les états de réseaux de tenseurs ont été introduits pour décrire efficacement les états quantiques de cette petite région, physiquement pertinente, de l’espace de Hilbert à N corps. Dans cette présentation, je proposerai une introduction aux méthodes de réseaux de tenseurs et à leurs applications à l’étude des systèmes quantiques à N corps, et je discuterai de progrès récents dans le développement des réseaux de tenseurs comme modèles de la correspondance AdS/CFT.
Polytechnique Montréal
Électrodynamique quantique dans l’espace-temps
L’une des plus grandes réalisations de la science ultrarapide est de donner accès à la dynamique élémentaire des degrés de liberté fondamentaux de la matière. La capacité de suivre l’évolution temporelle des quasiparticules, des modes collectifs et de leurs corrélations dans les phases condensées a permis un bond dans notre compréhension des interactions microscopiques à N corps. De plus, des méthodes récemment mises au point pour échantillonner l’amplitude instantanée du champ électrique (dans la plage de fréquences de 1 à 150 THz) nous fournissent une information directe sur la dynamique ultrarapide, qui est imprimée dans la structure sous-cycle du champ sonde et qui contient donc l’évolution de la fonction de réponse complexe du système étudié.
On peut soutenir que la prochaine révolution en physique quantique passera par la spectroscopie quantique des champs de lumière et de matière. Je ferai le point sur nos progrès vers le développement des éléments de base permettant la détection de champs quantiques dans l’espace-temps. D’abord, je présenterai nos résultats sur la première mesure directe des fluctuations du vide du champ électrique à l’aide de la technique d’échantillonnage électro-optique. Ensuite, je montrerai comment nous produisons et détectons des états quantiques modifiés, à l’exemple d’un vide fortement comprimé et stable en phase, qui manifeste dans le domaine temporel le principe d’incertitude de Heisenberg. Enfin, j’esquisserai une voie vers une tomographie quantique dans le domaine temporel et je conclurai par une perspective personnelle sur les thèmes émergents : de la spectroscopie quantique résolue en temps à la mesure de l’évolution de champs non classiques dans un espace-temps dynamique — l’avenir de l’électrodynamique quantique sous-cycle est prometteur !
Polytechnique Montréal
Optique quantique avec des particules lumière-matière
Nous décrirons de récentes expériences d’optique quantique réalisées avec des particules hybrides lumière-matière appelées polaritons. Dans la première partie de la présentation, nous décrirons la physique fascinante des exciton-polaritons organiques, des quasiparticules qui peuvent se former dans des microcavités optiques. Nous montrerons comment elles peuvent servir de sources de lumière cohérente à faible seuil et décrirons nos récentes expériences sur les condensats de polaritons, en soulignant la formation spontanée d’un ordre à quasi longue portée et la présence d’instabilités non linéaires. Enfin, nous montrerons comment les propriétés non linéaires de ces quasiparticules ont permis la première observation de la superfluidité à température ambiante. Dans la seconde partie de la présentation, nous décrirons des expériences traditionnelles d’optique quantique réalisées sur puce à l’aide de guides d’onde nanométriques supportant des plasmons-polaritons de surface. Nous montrerons en particulier comment des quanta uniques de plasmons de surface peuvent être générés et étudiés, puis présenterons nos résultats sur l’interférence quantique de plasmons-polaritons de surface individuels, un analogue à l’état solide de l’expérience de Hong-Ou-Mandel.
Université de Sherbrooke
Superpositions d’états de Fock en cavité par rétroaction quantique active fondée sur la mesure
Le schéma de rétroaction quantique fondée sur la mesure, développé et mis en œuvre par Haroche et ses collaborateurs [Dotsenko et al., Phys. Rev. A 80, 013805 (2009) et Sayrin et al., Nature 477, 73-77 (2011)] pour préparer et stabiliser activement des états à nombre de photons déterminé en électrodynamique quantique en cavité (CQED), constitue une avancée marquante dans la protection active des états quantiques contre la décohérence. Cet exploit a été réalisé en injectant, après chaque mesure dispersive faible de l’état de la cavité au moyen d’atomes de Rydberg servant de sondes de la cavité, un champ classique de faible nombre moyen de photons (état cohérent) afin d’orienter la cavité vers l’état de nombre visé. Cette présentation exposera la généralisation de la théorie développée pour cibler des états de nombre, afin de préparer et de stabiliser des superpositions voulues de deux états de nombre de photons de la cavité. Une nouvelle mesure de distance sera introduite pour quantifier à quel point une superposition d’états quantiques est proche d’un état visé, tout en permettant de mieux discriminer différents états. Des résultats de simulations réalistes tenant compte de la décohérence et des imperfections d’un montage de CQED seront présentés. Ils démontrent la validité de la théorie généralisée et indiquent la faisabilité expérimentale de la préparation et de la stabilisation de telles superpositions. Il s’agit d’une étape supplémentaire vers la protection active d’états quantiques plus complexes que les états de nombre. Ce travail, formulé dans le contexte de la CQED, est également presque directement applicable à l’électrodynamique quantique en circuit (circuit QED).