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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

  • Publication dans Nature Communications

    Novembre 2014 :

    parution de l'article

    « Protrusion force microscopy reveals oscillatory force generation and mechanosensing activity of human macrophage podosomes »

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  • On a marché sur les braises !

    Un dimanche presque comme les autres à la Fabrikà sciences. Dimanche 14 décembre 2014, John Dudley (chercheur à l'Institut FEMTO-ST) proposait au public de marcher sur les braises.

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  • Paper prize at the international conference VPPC 2014

    At the International IEEE "Vehicle Power and Propulsion Conference" conference held in Coimbra, Portugal from 27 to 30 October 2014, “Hybrid & Fuel Cell Systems” Research Team of Femto-ST Institute won the Paper Prize for the paper titled “Energy management of an hybrid electrical vehicule in degraded operation”

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  • Paper prize lors de la conférence internationale VPPC 2014

    Lors de la conférence internationale IEEE « Vehicule Power and Propulsion Conference » qui s’est déroulée à Coimbra au Portugal du 27 au 30 octobre 2014, l’équipe Systèmes Hybride et Systèmes Pile à Combustible »du département Energie de FEMTO-ST a remporté le « Paper Prize » pour son article intitulé « Gestion d'énergie d'un véhicule électrique hybride en fonctionnement dégradé »

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  • Best Paper Award pour proposer l’interopérabilité des systèmes de communication des armées

    L’article présenté fin octobre à Rome par une équipe de FEMTO-ST/ Département Informatique des Systèmes Complexes, a reçu le prix du meilleur article scientifique lors de la conférence européenne du Wireless Innovation Forum. Les résultats présentés portaient sur l’application des méthodes de génération de tests à partir de modèles formels pour vérifier la conformité au standard du logiciel embarqué dans ces équipements, permettant d’assurer ainsi leur interopérabilité.

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  • Yannick Lefier, vainqueur de la Grande Battle de FEMTO-ST !

    Vulgariser ses travaux de recherche avec humour et en moins de 3 minutes. C’est le défi dans lequel se sont lancés huit doctorants de FEMTO-ST qui se sont affrontés à coups de « supers pouvoirs » au cours de cette édition 2014 de la fête de la science. Après une première épreuve qui s’est déroulée à l’UFR-STGI de Belfort, le 9 octobre dernier devant 130 lycéens, Yannick Lefier s’est imposé lors de la finale qui a eu lieu le 12 octobre à Besançon avec 30 % des votes du public pour la présentation de ses travaux en optique… déguisé en grand maître de la lumière karatéka !

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  • Un nouveau mode de diffusion de la lumière dans de minuscules fibres optiques

    Des chercheurs de l'institut Femto-ST en collaboration avec des collègues du Laboratoire Charles Fabry viennent de découvrir un nouveau mode de diffusion de la lumière dans de minuscules fibres optiques 50 fois plus fines qu'un cheveu ! Ce phénomène, qui varie selon l'environnement de la fibre, pourrait être exploité pour concevoir des capteurs innovants et ultra-sensibles. Ces travaux sont publiés le 24 octobre 2014 dans la revue Nature Communications.

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  • Congrès CETSIS - 27-29 octobre 2014

    Besançon accueille le congrès CETSIS 2014 du 27 au 29 octobre 2014. Il se déroule essentiellement autour de démonstrations réelles de travaux pratiques et de projets et de tables rondes et accueillera des enseignants, enseignants-chercheurs, doctorants, industriels de toute la France et de pays francophones.

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  • Visite du Premier ministre, Manuel Valls, à FEMTO-ST

    Accompagné de Mme Najat Vallaud-Belkacem, Ministre de l'Éducation nationale, de l'Enseignement supérieur et de la Recherche, et Mme Geneviève Fioraso, Secrétaire d’Etat à l’Enseignement supérieur et à la Recherche, le Premier Ministre Manuel Valls est venu découvrir, lundi 29 septembre à Besançon, les recherches menées au sein de l’institut et apprécier les développements technologiques réalisés au sein de notre salle blanche.

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  • Prix spécial du Jury sur le salon MICRONORA

    Un microrobot développé par une équipe de recherche de FEMTO-ST pour améliorer la chirurgie laser des cordes vocales a reçu le prix spécial du jury sur le salon MICRONORA

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