Micro-sources laser à Cascade Quantique III-V/Si
Ce projet de thèse se concentre sur le développement de micro-sources lasers novatrices en combinant des matériaux de type III-V à Cascade Quantique avec des Cristaux Photoniques en Silicium. En intégrant ces technologies avancées, nous visons à créer des lasers hybrides émettant dans le moyen infrarouge. Cette approche présente des avantages significatifs pour la spectrométrie moyen-infrarouge (MIR), une technique cruciale pour la détection chimique de composés gazeux, solides et liquides.
Le laboratoire des capteurs optiques du CEA-LETI offre un environnement de recherche de pointe, où le candidat(e) aura l'occasion de concevoir, modéliser, fabriquer et caractériser ces dispositifs. Cette thèse s'inscrit dans un contexte compétitif, mais prometteur, où les avancées technologiques pourraient ouvrir de nouvelles perspectives dans des domaines tels que le "bien-être et l'environnement". Pour les étudiants de Master 2 passionnés par la photonique et les technologies émergentes, cette recherche offre une opportunité de contribuer activement à l'innovation dans un domaine en plein essor.
Développement de détecteurs de photons uniques supraconducteurs intégrés sur silicium pour le calcul quantique photonique
Le développement de technologies quantiques constitue un enjeu majeur pour l’avenir, en particulier pour les communications inviolables et pour les processeurs de calcul quantique offrant une puissance inégalée. Les bits quantiques photoniques (sous forme de photons uniques), du fait de leur excellente robustesse à la décohérence, sont des candidats très prometteurs pour ces applications. Nous développons au CEA-LETI une technologie de photonique quantique intégrée sur des substrats de silicium, donc industrialisable, comprenant différentes briques clés de génération, manipulation et détection de qubits photoniques.
Le sujet de thèse concerne le développement de détecteurs de photons uniques supraconducteurs intégrés, sensibles à la présence d’un seul photon, qui sont des composants indispensables pour le calcul quantique photonique. L’objectif de cette thèse sera tout d’abord de concevoir des détecteurs de photons uniques intégrés sur des guides d’onde à très faibles pertes utilisés pour le cœur du processeur de calcul quantique, de développer un procédé de fabrication en salle blanche compatible avec la plateforme photonique sur silicium existante et de caractériser leurs figures de mérite (efficacité de détection, coups d’obscurité, performances temporelles) à l’aide de laser atténués. L’objectif final de la thèse sera d’intégrer des petits circuits comprenant plusieurs détecteurs sur une même puce afin de caractériser la pureté et l’indiscernabilité entre photons uniques émis par une même source à boites quantiques développée en parallèle au CEA-IRIG, également situé sur le centre de Grenoble.
Ce travail de thèse sera effectué en collaboration entre le CEA-Leti et le CEA-IRIG et constituera une brique stratégique, nécessaire aux futures générations de calculateur quantique photonique comportant plusieurs dizaines de qubits.
Amélioration de la sécurité des capteurs d'images, l'IA au service du tatouage numérique fragile et robuste
Ce sujet de thèse vise à améliorer la sécurité des capteurs d'images à travers l’exploration approfondie des récentes techniques d'apprentissage profond appliquées au tatouage numérique. Ce procédé de stéganographie consiste à dissimuler un message invisible dans un contenu image sans en altérer le rendu ; message pouvant être récupéré à l’aide d’un autre procédé dit d’extraction. Dans le contexte des chaînes algorithmiques de rendu d'images intégrées aux capteurs, cette étude vise à relever le défi double consistant à assurer un tatouage numérique à la fois résistant contre des attaques intentionnelles visant à briser le marquage (tatouage robuste) tout en maintenant une grande sensibilité aux altérations (tatouage fragile). L'objectif de cette approche duale est non seulement d'améliorer la sécurité des données capteur, mais ouvre de nouvelles perspectives en termes d'authentification, de détection de manipulation ou de contrefaçon, combinées à la vérification de l'intégrité des données. Ce sujet balayera des domaines allant de la conception d’algorithmes de rendu d'images utilisant des modèles d'apprentissage profond utilisant des mécanismes d'attention, aux subtilités de l'incorporation simultanée de plusieurs clés/filigranes, répondant ainsi à l'exigence de caractéristiques à la fois robustes et fragiles.
Ce sujet constitue donc une opportunité pour les candidats manifestant un intérêt pour l'apprentissage profond, le traitement d'images et de la stéganographie/cryptographie. Il offre non seulement un champ de recherche académique large pour des contributions scientifiques significatives, mais également un potentiel de résultats concrets pour de futurs transferts technologiques. En pratique, le travail consistera à trouver des solutions algorithmiques innovantes ayant pour but d’améliorer les performances du tatouage, solutions conçues pour faire face aux attaques les plus avancées à l’état de l’art et basées sur l'apprentissage profond, tout en s’assurant la préservation d’une haute qualité du rendu d'image.