aImagerie temporelle quantique avec photons uniques et paires de photons

Abstract

Cette thèse étudie diverses utilisations des systèmes d'imagerie temporelle dans le domaine des communications quantiques et des tâches de traitement de l'information. Premièrement, nous proposons une application de l'imagerie temporelle quantique pour restaurer l'indiscernabilité des photons signal et complémentaire produits lors d'une conversion paramétrique spontanée de type II avec une pompe à large bande pulsée. Nous savons que dans ce cas, le signal et les photons libres ont des propriétés spectrales et temporelles différentes. Nous démontrons que l'insertion d'une lentille temporelle dans un bras de l'interféromètre et le choix approprié de son facteur de grossissement rétablissent une parfaite indiscernabilité du signal et des photons signal et complémentaire une visibilité à 100% de l'interférence de Hong-Ou-Mandel dans la limite de dispersion du retard du groupe focal élevée de la lentille temporelle. Deuxièmement, nous constatons qu'un système d'imagerie à lentille temporelle unique transmet toujours un "chirp" temporel résiduel à l'image, ce qui peut être préjudiciable aux réseaux quantiques, où l'image temporelle interagit avec d'autres champs. Par conséquent, nous montrons qu'un système d'imagerie à deux lentilles temporelles satisfaisant la condition télescopique, un télescope temporel, est nécessaire et suffisant pour créer une image sans chirp. Nous développons également une théorie générale d'un télescope temporel, trouvons les conditions de minimisation des pertes et montrons comment un télescope temporel non inverseur créant une image droite réelle d'un objet temporel peut être construit. Enfin, nous étudions la possibilité de mesurer la fonction d'autocorrélation du second ordre résolue dans le temps de l'un des deux faisceaux générés lors d'une conversion paramétrique descendante de type II en utilisant un grossissement temporel de ce faisceau, amenant son temps de corrélation de la picoseconde à l'échelle de la nanoseconde, résoluble par photodétecteurs modernes. Nous montrons qu'une telle mesure permet de déduire directement le degré de cohérence globale de ce faisceau, qui est lié par une simple relation au nombre de modes de Schmidt caractérisant l'intrication entre les deux faisceaux générés.