Institut des
NanoSciences de Paris
insp
insp
5.jpg

Sources de photons uniques et indiscernables à base de boîtes quantiques semiconductrices

R. Hostein, V. Voliotis, P. Atkinson

Il est aujourd’hui bien établi que les boîtes quantiques, systèmes à deux niveaux à l’état solide, sont de ce fait des sources de photons uniques efficaces et brillantes. Grâce à des expériences de corrélations de photons nous avons mesuré la génération d’états non-classiques de la lumière [1]. Les photons émis sont par ailleurs indiscernables et le degré d’indiscernabilité dépend des différents mécanismes de décohérence mis en jeu dans le système solide. Nous avons montré que le degré d’indiscernabilité des photons émis est supérieur à 0.8, mesuré par des expériences de coalescence de photons à la résonance grâce à la mise en place d’une expérience de Hong-Ou-Mandel. Les expériences de HOM en fonction de la température, montrent que le degré d’indiscernabilité est conservé jusqu’à une température de l’ordre de 10 K puis chute brutalement. Nous avons montré que l’interaction avec le bain de phonons acoustiques est le mécanisme dominant de déphasage est constitue une limitation intrinsèque aux propriétés de cohérence du système solide [2].

[1] L. Monniello, A. Reigue, R. Hostein, A. Lemaitre, A. Martinez, R. Grousson, V. Voliotis, Indistinguishable single photons generated by a quantum dot under resonant excitation observable without postselection, Phys. Rev. B 90, 041303(R) (2014)
[2] 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)

JPEG

Légende : Image d’un guide d’onde unidimensionnel dans lequel se trouve le plan de boites quantiques inséré dans des miroirs de Bragg (image C2N). Les boîtes sont représentées schématiquement par des pavés jaunes. L’excitation résonnante se fait le long du guide alors que les photons émis sont collectés par la surface. Au centre de la figure est représenté un histogramme des coïncidences des photons détectés par deux photodiodes placées de part et d’autre d’une lame semi-réfléchissante. Le creux de coïncidences à délai nul prouve que les photons sont émis un par un. Le degré d’indiscernabilité des photons uniques mesuré par des expériences d’interférences à deux photons, est de plus de 80% à basse température et limité par l’interaction avec les phonons acoustiques lorsqu’on augmente la température.