Nanostructures : élaboration, effets quantiques et magnétisme – Emetteurs quantiques

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Equipe

• Membres permanents : Mathieu Bernard, Benoît Eble, Richard Hostein (société My Cryo Firm), Florent Margaillan, Valia Voliotis

Les boîtes quantiques à base de matériaux semi-conducteurs constituent des systèmes de choix pour définir des bits quantiques robustes notamment grâce à leur spectre d’énergie discret. Leur intégration simple dans des dispositifs optoélectroniques permet d’imaginer la réalisation de portes logiques quantiques. Les boîtes quantiques constituent également des sources de photons uniques et indiscernables utiles pour la cryptographie quantique. L’équipe étudie plus particulièrement :

1. l’interaction lumière-matière entre boîtes uniques ou boîtes quantiques couplées insérées dans différents types de cavités photoniques
2. les processus de déphasage dans la matière, par exemple dus au couplage avec un bain de phonons ou l’interaction non-linéaire entre les porteurs et le réseau de spins nucléaires. Les qubits ainsi définis sont manipulés de manière cohérente à l’aide d’impulsions lumineuses. L’objectif est de réaliser une interface spin-photon efficace en contrôlant l’environnement, notamment magnétique, et démontrer à plus long terme l’intrication entre spins distants. Ces thématiques font partie du thème transverse du laboratoire sur les technologies quantiques.

 

Principales techniques expérimentales 

Les techniques expérimentales mises en œuvre pour réaliser les expériences de contrôle cohérent d’un qubit reposent sur la spectroscopie résonante à basse température, résolue spatialement et en temps, sous champ magnétique.

Spectroscopie cohérente pour l’étude de systèmes quantiques

 

Collaborations

• C2N, CNRS Université Paris-Saclay (A. Lemaître)
• DTU Photonik, Copenhague, Danemark (J. Mork, J.Iles-Smith)
• LP2N, IOGS Bordeaux (P. Lalanne)

 

Financements

• ANR ISQUAD
• DIM SIRTEQ Ile-de-France

 

Publications récentes 

 

• S. Germanis, P. Atkinson, A. Bach, R. Hostein, R. Braive, M. Vabre, F. Margaillan, M. Bernard, V. Voliotis, and B. Eble Unveiling the spin-singlet states of two electron-hole pair complexes using two-photon excitation in a GaAs/AlAs quantum dot Physical Review B 105 (23), 2354301 (2022), https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.105.235430
• S. Germanis, P. Atkinson, R. Hostein, S. Majrab, F. Margaillan, M. Bernard, V. Voliotis, and B. Eble Emission properties and temporal coherence of the dark exciton confined in a quantum dot, Physical Review B 104 (11), 115306, https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.104.115306
• A. Reigue, F. Lux, L. Monniello, M. Bernard, F. Margaillan, A. Lemaître, J.Iles-Smith, J. Mork, R. Hostein, and V. Voliotis, Probing exciton-photon interaction by two-photon interferences in a resonantly driven quantum dot, Phys. Rev. Lett. 118, 233602 (2017) https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.233602
• A. Reigue, M. Bernard, F. Margaillan, A. Lemaître, C. Gomez, C. Ulysse, K. Merghem, R. Hostein, and V. Voliotis, Resonance fluorescence revival in a voltage-controlled semiconductor quantum dot, Appl. Phys. Lett. 112, 073103 (2018); https://doi.org/10.1063/1.5010757
• S. Germanis, P. Atkinson, R. Hostein, C. Gourdon, V. Voliotis, A. Lemaître, M. Bernard, F. Margaillan, S. Majrab, and B. Eble, Dark-bright exciton coupling in asymmetric quantum dots, Phys. Rev. B 98, 155303 (2018); https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.98.155303
• A. Reigue, R. Hostein and V. Voliotis, Resonance fluorescence of a single semiconductor quantum dot: the impact of a fluctuating electrostatic environment, Semicon. Sci. Technol. 34, 113001 (2019); https://dx.doi.org/10.1088/1361-6641/ab4362
• M. Combescot, S. Y. Shiau and V. Voliotis, Spin-orbit coupling: Atom versus semiconductor crystal, Physical Review B 99, 245202 (2019) ; https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.99.245202
• S.Y. Shiau, B. Eble, V. Voliotis, and M. Combescot, Photocreation of a dark electron-hole pair in a quantum dot, Phys. Rev. B 101, 161405(R) (2020) https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.101.161405
• M. Combescot, V. Voliotis, and S.-Y. Shiau, Fundamental differences between exciton and quantum dot duo, Semiconductor Science and Technology 35 (4), 045013 (2020) https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6641/ab73f2/meta