Third-harmonic generation and photon triples production for quantum optics
Génération de tierce harmonique et production de triplets de photons pour l'optique quantique
Résumé
This work deals with third-order nonlinear frequency conversion interactions generating or consuming three-photon groups. The motivations are theoretical but also practical, with some applications concerning quantum communication : squeezed states leads to quantum noise reduction, and photon triples generation could be used in quantum cryptography protocols. Nevertheless, no experimental realization have been achieved up to now, and such situations have never been observed. This thesis proposes a complete modelisation of concerned interactions, in the classical theory. Some experimental strategies are then defined and realized. The first generation of photon triples is observed, opening the door to the future quantum optical studies.
Cette thèse porte sur l'étude d'interactions optiques non linéaires de conversion de fréquences d'ordre 3 faisant intervenir un ensemble de trois photons, qu'ils soient générés ou consommés. Outre les enjeux théoriques, les applications potentielles couvrent le domaine de la communication quantique : le phénomène de dégroupement associé à la consommation de trois photons doit mener à des états de bruit quantique comprimé, alors que la production de triplets de photons permettrait de réels progrès en cryptographie quantique. Faute de réalisation expérimentale adéquate, ces situations n'avaient jusqu'à présent pas pu être observées. Cette thèse présente une modélisation aboutie des interactions sollicitées, dans le cadre de la théorie classique. Des stratégies expérimentales réalistes sont alors définies et mises en œuvre. La première génération de triplets de photons est obtenue, ouvrant ainsi la voie aux futures études d'optique quantique.