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Laboratoire Pierre Aigrain

Accueil du site > Actualités > Archives > All-optical control of a single photon emitter

Contrôle tout optique d’un émetteur de photons uniques

Le 20 février 2012,

Les boîtes quantiques de semiconducteurs (BQs) sont généralement considérées comme des atomes artificiels du fait du confinement 3D des électrons. Ces nanostructures sont très prometteuses pour la réalisation de dispositifs intégrés tels que des sources de photons uniques pour des applications en cryptographie quantique. Cependant, contrairement à de véritables atomes, les BQs sont des systèmes de matière condensée et ils souffrent par conséquent du couplage à leur environnement qui entraîne une dégradation de la qualité des photons émis en vue d’applications de cryptographie quantique. Une façon d’éviter ce couplage est d’exciter une BQ strictement à la résonance à basse température. Dans de telles circonstances, il est indispensable de s’affranchir de la diffusion du laser d’excitation qui est environ 10 ordres de grandeur supérieure à l’émission de la BQ à la même longueur d’onde. Cette tâche difficile a été réalisée par le groupe Optique du LPA grâce à un montage expérimental original permettant de découpler spatialement les chemins d’excitation et de détection à l’aide de fibres optiques [1,2]. Le groupe a montré que l’étude de l’émission résonnante de BQs uniques peut être fortement limitée, voire impossible, car la plupart des BQs montrent une très forte inhibition de l’émission résonnante à l’énergie de la transition fondamentale, du fait d’un dopage résiduel non contrôlé. Nous proposons une solution efficace à ce problème qui repose sur l’utilisation d’un laser non-résonnant de très faible puissance qui commande optiquement la réponse résonnante de la BQ [2]. Cette commande optique joue sur la dynamique de piégeage et de dépiégeage des porteurs au voisinage de la BQ et permet de neutraliser le dopage résiduel. Elle permet de retrouver les propriétés d’un atome artificiel, et les BQs uniques se comportent comme des systèmes à deux niveaux quasi-idéaux.

[1] Ultra-coherent single photon source, H. S. Nguyen et al., Appl. Phys. Lett. 99, 261904 (2011).

[2] Optically gated resonant emission of single quantum dots, H. S. Nguyen et al., Phys. Rev. Lett. 108, 057401 (2012).

Contact : Carole Diederichs