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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

  • Workshop Arc-et-Senans - 14 septembre 2011

    Cet atelier est couplé cette année avec le workshop NAMIS. Les thèmes traités par les conférenciers seront les Enjeux sociaux et économiques des applications sans fil (Wireless) dans les domaines de l’environnement, de la santé et de la sécurité ainsi que le Management multiculturel et l’Emergence d’une société globale

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    Birgit STILLER, Doctorante au Département Optique, est lauréate du Prix A'Doc 2011 pour son article « Son et Lumière dans les fibres optiques microstructurées »

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  • Journée technique : Microélectronique et MEMS

    Organisée par FEMTO-ST, le Pôle des Microtechniques et Cap'Tronic, cette journée aura lieu le 5 juillet prochain et sera l'opportunité de rencontres et d'échanges entre académiques, industriels fabricants de produits micro-assemblés et offreurs de solutions de micro-assemblage.

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    Après avoir décroché leur premier titre de champion du monde l’année dernière en Alaska, nos chercheurs franc-comtois sont venus hier à Shanghai réitérer leur performance pour s’illustrer à nouveau dans la coupe internationale de microrobotique.

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    Un consortium de chercheurs issus de l’Institut FEMTO-ST et l’Institut de Sciences et Matériaux de Mulhouse vient de publier un article dans Angewandte chemie international edition exposant leur capacité à organiser des molécules sur une surface semiconductrice avec une précision atomique.

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    C'est au côté de Crystal Device Technology, une des start-ups issues de son Département d'Optique que FEMTO-ST participera du 23 au 26 mai sur le pavillon France au plus important salon international du domaine de la photonique

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    FEMTO-ST sera présent les 13 et 14 avril prochain sur le stand 525 au salon de l'instrumentation médicale "MEDTEC France" qui se tient à Besançon (Parc des expositions de Micropolis)

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  • Un LABEX pour le projet FIRST-TF

    FEMTO-ST et UTINAM font partie des cents projets de LABoratoires d’Excellence (LABEX)retenus dans le cadre du grand emprunt. Ce projet de réseau thématique pour la recherche,l’innovation, la formation, les services et le transfert en Temps-Fréquence (FIRST-TF) est porté par le
    SYRTE (SYstème de Références Temps-Espace) de l'Observatoire de Paris. Il implique également le Laboratoire de Physique des Lasers (Paris 13) et GEOAZUR à l’Observatoire de la Côte d’Azur.

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  • Un article de Michel planat sélectionné par le Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

    Les travaux de Michel Planat sur le "calcul quantique par l'hypothèse de Riemann" ont été sélectionnés pour affichage sur le site du Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical accessible à l'adresse http://iopscience.iop.org/1751-8121/labtalk-article/45421. Cette brève est fondée sur un article récent de Michel paru dans ce journal.

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  • Michel planat makes the Insights News of the Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

    Michel Planat's Insights news article "Quantum computing with Riemann hypothesis" is now available on the journal's website and can be viewed at http://iopscience.iop.org/1751-8121/labtalk-article/45421. This news article is based on the recent paper published by the Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical.

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