L'intrication multimode est une ressource essentielle pour l'information quantique dans les systèmes à variation continue. Les technologies quantiques basées sur la lumière ne seront sans doute pas construites sur des installations de table en gros, mais auront sans doute plutôt recours à l'optique intégrée. Les propositions d'optique séquentielle de masse basées sur des interféromètres intégrés en cascade ne sont pas évolutives avec les matériaux à faibles pertes actuellement utilisés pour les variables continues. Nous analysons les capacités d'enchevêtrement multimode à variables continues d'un analogue compact d'optique intégrée en masse actuellement disponible : le réseau de guides d'ondes non linéaires. Nous démontrons théoriquement que cette structure simple et compacte, associée à une distribution de pompe d'entrée reconfigurable et à une détection cohérente multimode des modes de sortie, est un synthétiseur d'enchevêtrement polyvalent dans le domaine spatial. Nous démontrons cette polyvalence par une compression multimode analytique et optimisée numériquement, un enchevêtrement et une génération d'états de grappes dans différents codages. Nos résultats rétablissent l'encodage spatial comme un concurrent dans le jeu du traitement de l'information quantique à variation continue.

Consulter l'article : https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.14.044025

Figure

Esquisse de notre synthétiseur d'enchevêtrement polyvalent basé sur un réseau de guides d'ondes non linéaires (ANW) composé de cinq guides d'ondes PPLN fonctionnant dans une configuration SPDC (pas à l'échelle). Un seul laser avec un étage de génération de seconde harmonique produit des faisceaux cohérents de pompe et d'oscillateur local (LO). Un formateur multimode reconfigurable composé d'un séparateur de faisceau à fibre 1×N (FBS), d'atténuateurs (Attj) et de déphaseurs (ϕj) à la fréquence de pompage entre le profil souhaité (→η,→ϕ) dans le réseau par l'intermédiaire d'un réseau à rainures en V. Des guides d'ondes courbes conduisent les modes de pompage vers les ANWs à polarisation périodique (boîte en pointillés) où les modes de signaux sont générés et couplés de manière évanescente. Le profil de couplage →f, l'adaptation de la phase du vecteur d'onde et l'adaptation de la phase de couplage peuvent être conçus de manière appropriée pour un mode de fonctionnement spécifique. La lumière de sortie est collectée par des réseaux de rainures en V et dirigée vers un détecteur homodyne multimode équilibré (BHD). Le shaper LO multimode est composé d'atténuateurs (Attj) et de déphaseurs (θj). Chaque BHD indépendant mélange la lumière LO et SPDC dans un FBS équilibré et le résultat est mesuré par une paire de photodiodes. Les courants produits par les photodiodes sont soustraits deux par deux et les signaux électriques générés sont ensuite mélangés électroniquement (post-traitement) si nécessaire. L'accès à la base du mode individuel est réalisé simplement en utilisant des LO indépendants. L'accès aux bases des supermodes implique la mise en forme de l'OL dans chaque supermode par le biais des profils de phase (→θ) et d'amplitude des LO (voir Secs. 3 et 5)