Photons, phonons et émetteurs atomiques : interactions tripartites dans un système quantique hybride

 

Lilian Childress

Université McGill

 

Domaine : nature et interactions de la matière

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2018-2019

Le contrôle des états quantiques du mouvement des objets macroscopiques représente une nouvelle frontière à franchir pour la science quantique. Les techniques de l'optomécanique utilisent les forces exercées par les photons pour refroidir les résonateurs mécaniques à leur état fondamental et interroger leur mouvement avec une précision sans précèdent. Cependant, pour réaliser les états exotiques de tels éléments mécaniques, il convient de les coupler à un système non linéaire tel qu'un atome ou un émetteur quantique. Dans le présent projet, nous proposons une plateforme pour créer des interactions fortes par l'entremise des photons entre un résonateur mécanique à facteur de qualité ultra-élevé et un émetteur quantique formé par un centre coloré en diamant. En exploitant la structure en mode modulé mécaniquement d'une microcavité optique contenant un résonateur mécanique « trampoline », nous réaliserons une interaction tripartite dans laquelle les photons confinés dans la cavité, les phonons dans le trampoline et l'émetteur quantique interagissent à égalité.

Ce système hybride permettra de mettre en place des sources combinées et des transducteurs d'information quantique et pourrait permettre de créer des états de mouvement hautement non classiques représentant une étape clé pour les études à long terme sur les limites fondamentales du mouvement quantique des objets macroscopiques.