L’intégration sur une puce silicium sur isolant (SOI) de tous les composants nécessaires à la génération, à la manipulation et à la détection de bits quantiques photoniques est aujourd’hui considérée comme la voie la plus prometteuse pour le "passage à l'échelle" de l’ingénierie photonique quantique. Cependant, jusqu’à présent, l’absence d’une source de photons uniques à la demande dans le silicium a empêché la pleine exploitation de cette stratégie.
Ce projet de thèse vise à développer une telle source de photons uniques, intégrée dans une puce photonique SOI. La source exploitera l'émission spontanée d'un défaut ponctuel unique dans le silicium, le centre coloré W, dont la capacité à émettre des photons uniques a été démontrée en 2022 par PHELIQS et ses partenaires. Nous placerons un centre W unique au cœur d'une microcavité optique. Grâce à l'effet Purcell, un effet quantique de microcavité, les photons uniques seront tous préparés dans le même état quantique et efficacement canalisés dans un guide d'onde. Afin de construire de tels systèmes couplés émetteur-cavité avec un taux de réussite élevé, nous développerons tout d'abord des réseaux ordonnés de centres W isolés par implantation ionique localisée de tranches SOI. À la fin du projet, nous réaliserons comme preuve de principe une expérience d'optique quantique intégrée, avec des sources de photons uniques W et des détecteurs de photons uniques fabriqués sur une même puce SOI.
Le doctorant sera principalement en charge de l'étude des centres W et des effets de cavité par spectroscopie optique avancée. Il/elle sera également impliqué dans les développements technologiques.