Towards the generation of entangled sources from single quantum dots in photonic crystal cavities
Vers la génération de sources de paires de photons intriquées à partir de boites quantiques en cavité à cristal photonique
Résumé
This PhD studies how to generate from unique quantum dots (QD), two kinds of sources of entangled photon pairs: the entangled property is the polarisation of the two photons emitted in the biexcitonic radiative cascade, or is the emission date of two indistinguishable photons. The degree of entanglement is calculated to quantitatively evaluate the impact of the excitonic splitting, the spin flip, and the interaction of the exciton with its surroundings. In both cases the entanglement can be restored by an acceleration of the excitonic radiative life-time with the Purcell effect. A photonic crystal cavity etched on a suspended membrane (CP2D) with the QD embedded within, is an appropriate mean to do so. The CP2D also allows good collection efficiency. The technological requirements to align the QD with the cavity are also studied. The cavity effects are yet insufficient to correct the splitting, which can be reduced with a tuneable vertical electric field. This has been experimentally checked with the process development of PIN diodes compatible with CP2D.
Cette thèse étudie l'ingénierie, à partir de boites quantiques uniques (BQ), de sources déterministes de paires de photons intriqués selon deux procédés: l'intrication en polarisation lors de la cascade radiative du bi-exciton, et l'intrication temporelle de deux photons indiscernables. Le degré d'intrication est calculé afin d'évaluer quantitativement l'impact de: la levée de dégénérescence de l'exciton (splitting), le renversement de spin, l'interaction de l'exciton avec son environnement. Dans les deux cas l'intrication peut être restaurée en accélérant la durée de vie radiative de l'exciton par effet Purcell. Pour cela, un moyen approprié est une cavité à cristal photonique gravée dans une membrane suspendue (CP2D) contenant la BQ, qui permet aussi une augmentation de l'efficacité de collection. Les requis technologiques d'alignement de la BQ avec la cavité sont aussi étudiés. Cependant les effets de cavité sont insuffisants pour corriger le splitting, qui peut être réduit avec un champ électrique variable vertical. Ceci a été vérifié expérimentalement en développant une technologie pour produire des diodes PIN compatibles avec les CP2D.
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