Generation and characterization of entangled states in the continuous variables regime
Génération et caractérisation d'états intriqués en variables continues
Résumé
This thesis studies, both theoretically and experimentally, quantum correlations in the continuous variables regime.
The problem of characterizing these correlations is widely approached, especially for Gaussian states. The formalism of covariance matrices is developed, for it is particularly well adapted to this study. The different existing criteria are listed.
The main experimental device of this thesis is a self-phase-locked Optical Parametric Oscillator. The criteria enable to characterize the entanglement amount of the beams it generates. Below threshold, the empty beams present a separability of 0.33 and the system apparently violates the Heisenberg inequality by 58%. Above threshold, the obtained bright beams are also strongly non classical: the separability is 0.6 and the Heisenberg inequality is apparently violated by 24%.
An original application of this device is proposed: it is theoretically shown that a self-phase-locked two-crystal OPO produces two polarization entangled beams, which should make easier light-matter entanglement transfer.
The problem of characterizing these correlations is widely approached, especially for Gaussian states. The formalism of covariance matrices is developed, for it is particularly well adapted to this study. The different existing criteria are listed.
The main experimental device of this thesis is a self-phase-locked Optical Parametric Oscillator. The criteria enable to characterize the entanglement amount of the beams it generates. Below threshold, the empty beams present a separability of 0.33 and the system apparently violates the Heisenberg inequality by 58%. Above threshold, the obtained bright beams are also strongly non classical: the separability is 0.6 and the Heisenberg inequality is apparently violated by 24%.
An original application of this device is proposed: it is theoretically shown that a self-phase-locked two-crystal OPO produces two polarization entangled beams, which should make easier light-matter entanglement transfer.
Cette thèse est consacrée à l'étude expérimentale et théorique des corrélations quantiques en variables continues.
La question de la caractérisation de ces corrélations est largement abordée, en particulier dans le cas des états gaussiens. Le formalisme mathématique des matrices de covariance, particulièrement adapté à cette étude, est développé ; et les différents critères existants sont répertoriés.
Ces critères permettent de caractériser le degré d'intrication des faisceaux générés par le dispositif expérimental au cœur de cette thèse : un Oscillateur Paramétrique Optique auto-verrouillé en phase. Au-dessous du seuil, les faisceaux, de valeur moyenne nulle, présentent une séparabilité de 0,33. Le système viole de manière apparente l'inégalité de Heisenberg de 58%. Au-dessus du seuil, les faisceaux brillants obtenus sont également fortement non classiques : la séparabilité vaut 0,76 et l'inégalité de Heisenberg est violée en apparence de 24%.
Une application originale de ce dispositif est proposée : il est montré théoriquement qu'un OPO à deux cristaux auto-verrouillé en phase génère deux faisceaux intriqués en polarisation, ce qui devrait faciliter le transfert de l'intrication de la lumière à la matière.
La question de la caractérisation de ces corrélations est largement abordée, en particulier dans le cas des états gaussiens. Le formalisme mathématique des matrices de covariance, particulièrement adapté à cette étude, est développé ; et les différents critères existants sont répertoriés.
Ces critères permettent de caractériser le degré d'intrication des faisceaux générés par le dispositif expérimental au cœur de cette thèse : un Oscillateur Paramétrique Optique auto-verrouillé en phase. Au-dessous du seuil, les faisceaux, de valeur moyenne nulle, présentent une séparabilité de 0,33. Le système viole de manière apparente l'inégalité de Heisenberg de 58%. Au-dessus du seuil, les faisceaux brillants obtenus sont également fortement non classiques : la séparabilité vaut 0,76 et l'inégalité de Heisenberg est violée en apparence de 24%.
Une application originale de ce dispositif est proposée : il est montré théoriquement qu'un OPO à deux cristaux auto-verrouillé en phase génère deux faisceaux intriqués en polarisation, ce qui devrait faciliter le transfert de l'intrication de la lumière à la matière.
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