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Génération et caractérisation d’états EPR en variables continues
par - 24 avril 2007
Les récents développements de l’optique quantique en variables continues ont mis en avant le rôle essentiel joué par l’intrication. Nous nous intéressons donc à la production et à la caractérisation d’états intriqués.
Pour produire de tels états, nous utilisons un Oscillateur Paramétrique Optique (OPO), auto-verrouillé en phase grâce à une solution tout-optique : l’insertion d’une lame d’onde dans la cavité de l’OPO. Cette lame introduit un couplage classique entre les champs signal et complémentaire, ce qui les force à osciller dans la cavité avec la même fréquence optique. La théorie prédit qu’un tel système génère deux états EPR de même fréquence, vides ou brillants selon qu’on se trouve au-dessous ou au-dessus du seuil.
Expérimentalement, nous avons pu observer et caractériser de façon complète (mesure de la matrice de covariance) ces états au-dessous du seuil. Au-dessus du seuil, nous avons observé des faisceaux intriqués, et travaillons à des améliorations du dispositif expérimental pour obtenir des faisceaux EPR brillants.
Nous nous intéressons également à la conception d’un nouveau dispositif expérimental : un OPO auto-verrouillé en phase comportant deux cristaux dans sa cavité, tournés de 90° l’un par rapport à l’autre. Ce dispositif permet de générer des faisceaux intriqués en polarisation, de fréquences différentes et ajustables, ce qui serait particulièrement intéressant pour une transmission efficace de l’intrication de la lumière aux atomes.
Enfin, nous nous orientons vers une nouvelle expérience visant à étudier, dans des faisceaux comprimés et dans des faisceaux intriqués, les corrélations existant entre les photons individuels (mesurés à l’aide d’un détecteur à photons uniques) et le champ électrique (qu’on mesure avec une détection homodyne). On met ainsi en œuvre une détection homodyne conditionnée, technique qui a déjà été largement utilisée dans le domaine des photons uniques pour détecter des états de Fock. Dans le domaine des variables continues, ce dispositif - outre son attrait théorique évident - permet des mesures de compression insensibles à l’efficacité du détecteur (contrairement à la détection homodyne, utilisée habituellement). Il permet aussi de travailler dans des régimes de fonctionnement de l’OPO où les mesures spectrales traditionnelles sont peu efficaces (très au-dessous du seuil par exemple).
Références :
[1] N. Treps, C. Fabre, Criteria of quantum correlation in the measurement of continuous variables in optics, Laser Physics 15, 187 (2005), quant-ph/0407214
[2] J. Laurat, L. Longchambon, T. Coudreau, C. Fabre, Experimental investigation of amplitude and phase quantum correlations in a type II OPO above threshold, Optics Letters 30, 1177 (2005), quant-ph/0412108
[3] J. Laurat, T. Coudreau, N. Treps, A. Maître, C. Fabre, Conditional preparation of a quantum state in the continuous variable regime : generation of a sub-Poissonian state from twin beams, PRL 91, 213601 (2003), quant-ph/0304111
[4] J. Laurat, T. Coudreau, G. Keller, N. Treps, C. Fabre, Compact source of EPR entanglement and squeezing at very low frequencies, Phys. Rev. A 70, 042315 (2004), quant-ph/0403224
[5] J. Laurat, T. Coudreau, G. Keller, N. Treps, C. Fabre, Effects of mode coupling on the generation of quadrature EPR entanglement in a type II OPO below threshold, Phys. Rev. A 71, 022313 (2005), quant-ph/0410081
[6] J. Laurat, G. Keller, C. Fabre, T. Coudreau, Generation of two-color polarization-entangled beams with a self-phase-locked two-crystal optical parametric oscillator, Phys. Rev. A 73, 012333 (2006), quant-ph/0511038
[7] J. Laurat, Génération d’états non classiques et intrication en variables continues à l’aide d’un oscillateur paramétrique optique, PhD thesis, UPMC, Paris (2004)
