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FEMTO's news

Imaging quantum interference of entangled photon pairs of extremely high dimensionality

Researchers from the Optics Department have developed an imaging device allowing the spatial and temporal resolution of the phenomenon of quantum interference between pairs of entangled photons of extremely high dimensionality. This work paves the way for the development of very high dimensional information protocols.

In a crystal, photons of a laser beam can split in pairs of lower frequency, the spontaneous down conversion (SPDC) phenomenon. The so-called twin, or entangled, photons of a pair form a single quantum object. Therefore, if they are sent on a beam-splitter they exit randomly, but both on the same output port. This is the famous Hong-Ou-Mandel (HOM) two-photon interference.

HOM interference is used in novel communication protocols, like quantum teleportation and quantum information processing, but until now without spatial resolution, by using bucket detectors. However, entanglement concerns all properties of twin photons, including their position in space and time, and here HOM interference is obtained for thousands of spatial as well temporal resolution cells, resulting in a total spatio-temporal dimensionality of 3 million.

In our HOM interferometer, spatial coincidences at the output ports are imaged on two cameras operating in photon counting mode. Since we control temporally, spatially, in polarization and in wavelength the indistinguishability between the photons of a pair, we have observed and quantified spatially and temporally the HOM interference at the quantum level, with a visibility of 60%, of more than 4000 photon pairs of extremely large spatio-temporal dimensionality.

Given the essential role played by two-photon HOM interference in most of the systems developed for quantum information processing, demonstrating that HOM interference can be obtained by manipulating quantum states of giant dimensionality opens the way for the development of very high-dimensional quantum information protocols using space and time variables.

This work has just been published in the journal Physical Review X and is highlighted in the CNRS news

Contact : Fabrice Devaux

Référence :

Imaging spatio-temporal Hong-Ou-Mandel interference of biphoton state of extremely high Schmidt number, F. Devaux, A. Mosset P.A. Moreau, et E.Lantz .
Physical Review X, 2020.
DOI : 10.1103/PhysRevX.10.031031

  • FEMTO-ST met en avant ses travaux sur l'intelligence artificielle

    Les prouesses de l'intelligence artificielle devraient changer notre quotidien. Laurent Larger et Daniel Brunner (optique) nous éclairent sur cette innovation révolutionnaire : ils utilisent la lumière pour calculer à la manière d'un cerveau humain.

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  • Des vibrations pour mesurer les microfibres optiques

    Les nanotechnologies ont miniaturisé les composants électroniques au point qu’ils nécessitent de nouveaux outils de mesure. Des chercheurs de FEMTO-ST et du laboratoire Charles Fabry proposent ainsi une nouvelle méthode précise et plus simple pour mesurer le diamètre de microfibres optiques grâce à des vibrations sonores.
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  • Prix de la meilleure thèse 2016 du GdR Robotique

    Mohamed Taha Chikhaoui, Doctorant au sein de l'équipe MiNaRoB du département AS2M de FEMTO-ST, a obtenu le prix de la meilleure thèse 2016 du GdR Robotique pour un "Nouveau concept de robots à tubes concentriques à micro-actionneurs à base de polymères électro-actifs".

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  • Frontiers in Photonics Symposium

    Ce symposium organisé par FEMTO-ST mettra en vedette vendredi 24 novembre à Besançon l'intervention de deux scientifiques de renommée internationale et sera également l'occasion de rassembler des scientifiques, des post-doctorants et des doctorants autour du thème général de l'optique.

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  • Workshop MicroPhononics & applications

    Dans le cadre de son Labex ACTION, FEMTO-ST organise les 16 et 17 novembre un « workshop » sur la microphononique et ses applications, en collaboration avec le GdR META (« Métamatériaux acoustiques pour l'ingénierie »).

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  • Du concept de PHM à la maintenance prédictive 2

    Brigitte Chebel-Morello, Jean-Marc Nicod, Christophe Varnier du départment AS2M viennent de signer un nouvel ouvrage paru en ce mois de novembre 2017.

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  • Daniel Hissel lauréat de la Médaille Blondel 2017

    Le Jury du Comité Blondel a désigné Daniel Hissel, lauréat de l’édition 2017 de la Médaille Blondel pour ses contributions déterminantes à la conception et à la gestion de systèmes énergétiques utilisant l’hydrogène et les piles à combustible.

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  • UBFC lauréate du PIA 3 "Ecoles universitaires de recherche"

    Le projet "Ingénierie et innovation au travers des sciences physiques, des hautes technologies, et de l'interdisciplinarité" (EIPHI) est lauréat du PIA 3 " Écoles universitaires de recherche "
    Porté par Laurent Larger, directeur de FEMTO-ST, ce projet implique l'uB, l'UFC, l'UTBM et l'ENSMM, ainsi que le CNRS. Il s'appuie sur les écoles doctorales Sciences pour l'ingénieur (SPIM) et Carnot-Pasteur et sur les laboratoires FEMTO-ST et ICB.

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  • Des sons pour moduler la lumière à l'échelle nanométrique

    Les modulateurs acousto-optiques permettent de modifier l’intensité des ondes lumineuses grâce aux interactions entre le son et la lumière. Alors que ces systèmes avoisinent la taille d’une boite d’allumettes, des chercheurs de FEMTO-ST ont élaboré une théorie pour en concevoir à l’échelle nanométrique. Ces travaux sont publiés dans la revue Optica et sont mis en avant par l’institut INSIS du CNRS.

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    Pourquoi s’inspirer du cerveau pour les ordinateurs du futur ? Laurent Larger nous répond !

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