• Langue : Anglais
• Discipline : Milieux dilués et optique fondamentale
• Identifiant : 2024ULILR072
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 20/12/2024

Résumé en langue originale

Cette thèse fait progresser l'optique quantique multimode à travers deux contributions théoriques et pratiques majeures.Premièrement, nous introduisons les cavités temporelles comme une nouvelle approche pour le filtrage des modes temporels, en exploitant les principes de dualité espace-temps pour transposer les principes des cavités de nettoyage de modes spatiaux au domaine temporel. Contrairement aux approches existantes, cette opération de filtrage ne repose pas sur des interactions non linéaires ou sur l'accord de phase, préserve la fréquence porteuse et maintient intacte la structure des modes temporels. Nous démontrons la faisabilité d'une implémentation pratique utilisant des lentilles temporelles électro-optiques et des réseaux de diffraction, avec des stratégies complètes d'optimisation des paramètres pour les applications classiques et quantiques.Deuxièmement, nous abordons les limitations fondamentales de la détection d'états quantiques à travers les interféromètres à effet mémoire (IME). Nous établissons de nouveaux critères pour prédire la compression cachée directement à partir des paramètres du système et développons de nouvelles méthodes de décomposition lisse pour implémenter des unitaires dépendant de la fréquence. Ces innovations permettent un appariement parfait des modes pour les états présentant des caractéristiques spectrales complexes et des supermodes morphants, qui sont plus courants que précédemment reconnu dans les systèmes quantiques basés sur des cavités. L'efficacité de notre approche est démontrée par des études de cas détaillées de configurations d'oscillateurs paramétriques optiques.

Résumé traduit

This thesis advances multimode quantum optics through two major theoretical and practical contributions.First, we introduce temporal cavities as a novel approach to temporal mode filtering, leveraging space-time duality principles to translate spatial mode-cleaning cavity principles to the temporal domain. Unlike existing approaches, this filter operation does not rely on nonlinear interactions or phase matching, preserves the carrier frequency, and maintains the temporal mode structure intact. We demonstrate practical implementation feasibility using electro-optic time lenses and diffraction gratings, with comprehensive parameter optimization strategies for both classical and quantum applications.Second, we address fundamental limitations in quantum state detection through interferometers with memory effect (IME). We establish new criteria for predicting hidden squeezing directly from system parameters and develop novel smooth decomposition methods for implementing frequency-dependent unitaries.These innovations enable perfect mode-matching for states exhibiting complex spectral features and morphing supermodes, which are more common than previously recognized in cavity-based quantum systems. The effectiveness of our approach is demonstrated through detailed case studies of optical parametric oscillator configurations.