Thèse Intrication en Mode et Particule en Information Quantique Bosonique et Règles de Superselection H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris Cité École doctorale : Physique en Ile de France Laboratoire de recherche : Matériaux et phénomènes quantiques Direction de la thèse : Perola MILMAN ORCID 0000000275797742 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-10-15T23:59:59 Les états et opérations bosoniques sont généralement décrits dans un formalisme autorisant des superpositions arbitraires d'états de Fock. Dans cette représentation, cependant, la référence de phase qui définit la cohérence entre différents secteurs de nombre de photons est en général traitée comme implicite et effectivement classique. Comme cela a été discuté dans plusieurs travaux, cette hypothèse masque une ressource physique supplémentaire qui n'est pas explicitement prise en compte dans la description standard [1-3]. Une approche plus complète consiste à modéliser la référence de phase elle-même comme un système quantique, et donc à la traiter comme une ressource explicite. Cette perspective permet de clarifier le rôle joué par différentes ressources en information quantique bosonique et en métrologie quantique, notamment l'intrication de modes et de particules [2-4], ainsi que la non-gaussianité [5]. Lorsque la référence de phase est explicitement incluse dans le formalisme, la description devient invariante sous les transformations de référentiels quantiques et respecte automatiquement les règles de super-sélection du nombre de photons.

Dans cette thèse, nous étudierons le rôle des différents types d'intrication en information quantique bosonique en utilisant le formalisme compatible avec les règles de super-sélection, développé au sein du groupe ces dernières années. En particulier, nous analyserons des témoins et critères d'intrication et de non-localité afin de déterminer à quelles formes d'intrication - intrication de modes et/ou de particules - ils sont réellement sensibles. Fait intéressant, dans plusieurs protocoles faisant intervenir des ressources intriquées, tels que la téléportation quantique, des ressources supplémentaires sont souvent supposées implicitement. En particulier, la disponibilité d'une référence de phase partagée est généralement considérée comme acquise. Par conséquent, les protocoles de téléportation impliquant des systèmes bosoniques peuvent en réalité mobiliser davantage de ressources que ce qui est habituellement reconnu [6]. Nous examinerons si des effets similaires apparaissent dans d'autres protocoles - en particulier dans les codes bosoniques - et identifierons les conditions dans lesquelles ces ressources cachées jouent un rôle. De fait, dans la représentation SSRC, tous les codes bosoniques reposent sur des états intriqués [3]. Enfin, nous explorerons les implications de ces résultats pour la communication quantique et les tests de non-localité avec des systèmes bosoniques, et analyserons leurs liens avec les notions de non-gaussianité monomode et multimode, avec un accent particulier sur la métrologie quantique.

Bien qu'il s'agisse d'une thèse théorique, une collaboration étroite et des interactions fréquentes avec le groupe de Sara Ducci - travaillant sur des expériences impliquant des paires de photons intriqués en polarisation et en fréquence au sein de la même équipe - sont envisagées.

References:
[1] S. D. Bartlett, T. Rudolph and R. Spekkens, Rev. Mod. Phys.79, 555 (2007).
[2] E. Descamps et al. Phys. Rev. Lett.133, 260605 (2024).
[3] E. Descamps et al., https://doi.org/10.1364/OPTICAQ.581218, Optica Quantum, to appear 2026.
[4] A. Saharyan et al. Phys. Rev. A113, 022428 (2026).
[5] N. Moulonguet et al., in preparation for(2026).
[6] T. Rudolph and B. C. Sanders, Phys. Rev. Lett.87, 077903 (2001). Thèse en physique théorique, à l'interface avec l'information quantique, qui s'insère dans le Plan Quantique National, PEPR NISQ2L