Conception et implémentation des protocoles pour des réseaux quantiques photoniques.

La thèse se situe dans le domaine de l'information quantique et en particulier les réseaux de communication quantiques. L'objectif de ces réseaux est de fourni de nouvelles technologies fondamenales en permettant la communication quantique entre des parties distantes, menant finalement à un Internet Quantique. De tels réseaux permettent la transmission de bits quantiques (qubits) sur de longues distances afin de résoudre des tâches qui sont prouvées impossibles pour n'importe que réseau de communication classique. Le protocole le plus connu est probablement la distribution quantique de clés, qui permet une communication sécurisée ; mais, les communications quantiques son aussi connues pour offrir des avantages significatifs pour de nombreuses autres tâches. De plus, la capacité de générer une intrication entre des sites distants offre aux scientifiques une nouvelle plate-forme unique pour les études fondamentales. Les ressources photoniques seront au cœur de l'infrastructure des réseaux quantiques car elles fournissent les moyens optimaux de communication entre les nœuds du réseau. Dans cette thèse, nous développerons une plateforme expérimentale photonique adaptée à la mise en œuvre de protocoles de communication quantique, dans le but de démontrer un avantage quantique pour la sécurité dans un environnement réseau. Notre ressource de base sera la génération de photons intriqués et la répartition entre deux ou plusieurs parties. Celui-ci sera utilisé pour la mise en œuvre de des tâches telles que la transmission de messages quantiques anonymes vérifiés et la téléportation quantique authentifié, qui sont des cas importants de protocoles utiles où un avantage quantique peut être rigoureusement démontré comme notre groupe l'a prouvé précédemment. Pour aborder les contraintes strictes imposées par l'analyse théorique de ces protocoles pour montrer un tel avantage, les expériences réalisées dans la thèse testeront de nouvelles techniques pour améliorer l'efficacité et la qualité des états quantiques générés et du processus de détection de photons uniques reposant sur des dispositifs à nanofils supraconducteurs. Ils viseront à dépasser l'état de l'art tant pour nos moyens expérimentaux que pour les applications. Nous nous attendons à ce que le résultat de cette thèse fournissent des dispositifs et des systèmes photoniques facilement utiles comme blocs de construction dans les réseaux quantiques avec un fonctionnement démontré et des performances satisfaisantes pour des tâches bien définies dans ce contexte

Publications 2023-2024

• 2024
  • L. Dos Santos Martins, N. Laurent‑Puig, I. Šupić, D. Markham, E. Diamanti : “Experimental Sample-Efficient and Device-Independent GHZ State Certification”, (2024)
  • L. Dos Santos Martins, N. Laurent‑Puig, P. Lefebvre, S. Neves, E. Diamanti : “Realizing a Compact, High-Fidelity, Telecom-Wavelength Source of Multipartite Entangled Photons”, (2024)
• 2023
  • S. Neves, L. Dos Santos Martins, V. Yacoub, P. Lefebvre, I. Šupić, D. Markham, E. Diamanti : “Experimental Certification of Quantum Transmission via Bell’s Theorem”, (2023)