Nanocristaux dopés terres rares pour l’information quantique

 

Le groupe MPOE a obtenu des transitions optiques étroites dans des nanocristaux dopés par des ions de terres rares, ce qui suggère que ces matériaux pourraient être utiles en traitement quantique de l’information.

Ces résultats ont été récemment publiés dans la revue Physical Review Letters [1]. Les nanocristaux utilisés sont de l’oxyde d’yttrium dopé par des ions europium et synthétisés par voie hydrothermale. Grâce à une technique expérimentale originale, qui permet d’observer des signaux cohérents dans des milieux diffusants, des largeurs de transitions homogènes inférieures à 100 kHz ont été mesurées à des températures de quelques K. Ce sont les transitions optiques les plus étroites jamais observées pour des nanocristaux.

Ce résultat apporte un élément essentiel à l’utilisation de matériaux nanostructurés dopés terres rares pour le traitement quantique de l’information. En effet, il montre que le contrôle optique des états quantiques de ces ions est possible dans ce type de structures. Ceci ouvre la voie à de nouvelles fonctionnalités, impossibles à obtenir dans des cristaux massifs. Ces derniers sont par ailleurs très prometteurs pour des applications comme les mémoires quantiques, et sont également développés dans le groupe [2].

Ces résultats s’inscrivent dans la thématique ’cristaux et dynamique des états quantiques ’ animée par Alban Ferrier et Philippe Goldner.

[1] A. Perrot, P. Goldner, D. Giaume, M. Lovrić, C. Andriamiadamanana, R. R. Gonçalves, and A. Ferrier, “Narrow Optical Homogeneous Linewidths in Rare Earth Doped Nanocrystals,”Phys. Rev. Lett.111(20), 203601 (2013)

[2] M. Lovrić, D. Suter, A. Ferrier, and P. Goldner, “Faithful Solid State Optical Memory with Dynamically Decoupled Spin Wave Storage,” Phys. Rev. Lett. 111, 020503, (2013)