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Laurat, Julien

Overview
Works: 15 works in 19 publications in 2 languages and 22 library holdings
Roles: Thesis advisor, Other, Author, Opponent
Publication Timeline
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Most widely held works by Julien Laurat
Etats non-classiques et intrication en variables continues à l'aide d'un oscillateur paramétrique optique by Julien Laurat( Book )

2 editions published in 2004 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

Transparence induite électromagnétiquement et mémoires quantiques sur la raie D2 du césium : effet de l'élargissement inhomogène dans une structure atomique multi-niveaux by Michael Scherman( Book )

2 editions published in 2012 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Parce qu'il permet une interaction lumière-matière forte, contrôlable, et cohérente, le phénomène de transparence induite électromagnétiquement (EIT) trouve aujourd'hui des applications dans un champ très large de la physique. Cependant, sur la raie D2 du 133Cs, la transparence expérimentalement mesurée est très faible en présence d'élargissement inhomogène. Nous menons donc une étude théorique qui prend en compte les multiples niveaux excités de la raie et précise leur influence sur l'EIT. Elle conclut à l'existence de classes de vitesses atomiques particulières, responsables de la diminution de la transparence. Nous proposons alors une méthode originale permettant de restaurer l'EIT en creusant localement la distribution de vitesses. L'augmentation ainsi prévue de la transparence est ensuite vérifiée expérimentalement. Deux expériences de mémoire par EIT sont ensuite présentées. Dans la première, deux quadratures orthogonales d'une bande latérale unique sont stockées dans une vapeur chaude de cesium, puis relues sans mesurer d'excès de bruit. Dans la seconde, le stockage d'un état cohérent en régime de photon unique est obtenu dans un nuage d'atomes froids. Afin de préparer le stockage de lumière non classique, l'asservissement de la mesure d'un état comprimé sur une quadrature fixe a été réalisé. Ce montage doit permettre de démontrer l'intrication déterministe de deux ensembles atomiques
Mesures et états non-gaussiens en information quantique by Olivier Morin( Book )

2 editions published in 2013 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

In this PhD work we have taken interest in a specific class of quantum states of light: the non-Gaussian states. These states have the particularity of having Wigner functions with some negative values. This quantum feature is a necessary condition to perform some quantum computation task; furthermore it is also useful for various other applications for instance metrology. Different strategies can be used to generate these states. Here, we start from Gaussian states produced by optical parametric oscillators in the continuous wave regime, (i.e. single-mode and two-mode squeezed vacuum states). The non-Gaussian feature can only be obtained by non-linear phenomena (over-quadratic Hamiltonian). In our case, the non-linearity is induced photon-counting based measurements (also called non-Gaussian measurements). This study is mainly divided into two parts. First the generation of non-classical states associated with two types of qubits encoding: the single-photon state, used for discrete variables, and the coherent states superposition (the so-called optical Schrodinger cat state), used for continuous variables. These two states have been then used to perform some quantum information protocols. The first one address the problem of single-photon entanglement witness, and the other the generation entanglement between the two encodings (also called hybrid entanglement)
Highly-efficient quantum memory for polarization qubits in a spatially-multiplexed cold atomic ensemble by Pierre Vernaz-Gris( )

1 edition published in 2018 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Waveguide-coupled single collective excitation of atomic arrays by Neil V Corzo( )

1 edition published in 2019 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Quantum memory protocols in large cold atomic ensembles by Lucile Veissier( Book )

2 editions published in 2013 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Quantum memories are an essential building block for quantum information science and in particular for the implementation of quantum communications across long distances. A quantum memory is defined as a system capable of storing and retrieving quantum states on-demand, such as quantum bits (qubits). Atomic ensembles are good candidates for this purpose because they enables strong light-matter coupling in case of a large number of atoms. Moreover, the collective effect, enhanced in the regime of large optical depth, can lead to storage efficiency close to unity. Thus, in this thesis, a large magneto-optical trap for cesium atoms is used as a atomic medium in order to implement a quantum memory protocol based on electromagnetically induced transparency (EIT). First, the EIT phenomenon is studied through a criterion for the discrimination between the EIT and the Autler-Townes splitting models. We then report on the implementation of an EIT-based memory for photonic qubits encoded in orbital angular momentum (OAM) of light. A reversible memory for Laguerre-Gaussian modes is implemented, and we demonstrate that the optical memory preserves the handedness of the helical structure at the single-photon level. Then, a full quantum state tomography of the retrieved OAM encoded qubits is performed, giving fidelities above the classical bound. This showed that our optical memory operates in the quantum regime. Finally, we present the implementation of the so-called DLCZ protocol in our ensemble of cold atoms, enabling the generation of heralded single photons. A homodyne detection setup allows us to realize the quantum tomography of the created photonic state
Quantum optics with single collective excitations of nanofiber-trapped arrays of atoms by Jérémy Raskop( )

1 edition published in 2020 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Cette thèse traite des interactions entre des photons guidés par une nanofibre optique et des réseaux d'atomes piégés. Notre montage expérimental consiste en un piège dipolaire bicolore compensé, généré dans le champ évanescent d'une nanofibre et permettent de piéger des atomes de césium de part et d'autre de la fibre. Une épaisseur optique de plus de 130 est obtenue avec quelques milliers d'atomes seulement. Nous démontrons la capacité de préparer les atomes piégés dans un sous-niveau Zeeman unique, bien qu'avec une efficacité limitée. Cette étape est importante pour la réalisation de mémoires quantiques avec de longs temps de vie avec notre plateforme fibrée. Le résultat principal que nous présentons est la réalisation d'une excitation collective unique dans l'ensemble d'atomes. L'excitation est annoncée par la détection d'un photon émis dans le mode guidé. Nous sommes alors capables de lire l'état atomique et récupérer un photon unique dans le mode guidé avec une efficacité jusqu'à 25%. Ce résultat consiste en une première démonstration d'un état atomique intriqué, couplé préférentiellement à un guide d'onde, une étape importante dans le contexte de l'électrodynamique quantique avec des guides d'ondes
Coupling 1D atom arrays to an optical nanofiber : Demonstration of an efficient Bragg atomic mirror by Aveek Chandra( )

1 edition published in 2017 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Le couplage de guides d'ondes nanoscopiques et d'atomes froids a récemment ouvert de nouvelles voies de recherche. Le guide d'onde dans notre cas est une nanofibre qui confine la lumière transversalement à une échelle inférieure à la longueur d'onde. La lumière guidée présente un fort champ évanescent permettant une interaction atome-photon exaltée au voisinage de la nanofibre. Dans notre expérience, un nuage atomique froid est d'abord superposé à une nanofibre optique. Puis, en utilisant un piège dipolaire via le champ évanescent de la nanofibre, les atomes froids sont piégés à proximité de sa surface. Avec cette plateforme, nous avons obtenu des épaisseurs optiques élevées OD ~ 100 et de longues durées de vie ~ 25 ms en utilisant un schéma de piégeage qui préserve les propriétés internes des atomes. Une direction intéressante est alors d'explorer les effets collectifs résultant de l'ordre spatial des atomes. Lorsque la période du réseau est proche de la longueur d'onde de résonance, une réflexion de Bragg aussi élevée que 75% est observée. Cette réflexion dépend de la polarisation de la sonde par rapport aux réseaux atomiques - une signature de la chiralité dans les systèmes à guide d'ondes nanoscopiques. La possibilité de contrôler le transport de photons dans les guides d'ondes couplés à des systèmes de spin permettrait de nouvelles fonctionnalités pour les réseaux quantiques et l'étude d'effets collectifs résultant d'interactions à longue distance
Optical Hybrid Quantum Information processing by Hanna Le Jeannic( )

1 edition published in 2016 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

In quantum information science and technology, two traditionally-separated ways of encoding information coexist -the continuous and the discrete approaches, resulting from the wave-particle duality of light. The first one is based on quadrature components, while the second one involves single photons. The recent optical hybrid approach aims at using both discrete and continuous concepts and toolboxes to overcome the intrinsic limitations of each field. In this PhD work, first, we use hybrid protocols in order to realize the quantum state engineering of various non-Gaussian states of light. Based on optical parametric oscillators and highly-efficient superconducting-nanowire single-photon detectors, we demonstrate the realization of a high-brightness single-photon source and the quantum state engineering of large optical Schrödinger cat states, which can be used as a continuous-variable qubit. We show how continuous-variable operations such as squeezing can help in this generation. This method based on so-called core states also enables to generate cat states that are more robust to decoherence. Second, in the context of heterogeneous networks based on both encodings, bridging the two worlds by a quantum link requires hybrid entanglement of light. We introduce optical hybrid entanglement between qubits and qutrits of continuous and discrete types, and demonstrate as a first application the remote state preparation of continuous-variable qubits. Our experiment is also a versatile platform to study squeezing-induced micro-macro entanglement
Preparation of large cold atomic ensembles and applications in efficient light-matter interfacing by Pierre Vernaz-Gris( )

1 edition published in 2018 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

This cotutelle PhD thesis revolves around quantum optics experiments which involve large atomic ensembles. The study of light-matter interaction and its enhancement are crucial steps in the development and progress of quantum information generation, storage and processing protocols. The work presented here focuses on the evolution of large atomic ensemble preparation techniques, on the development and experimental investigation of stopped and stationary light protocols. Laser-cooled atomic ensembles in both experimental realisations have been brought to optical depths of a few hundreds, at temperatures of tens of microkelvin. Moreover, addressing these ensembles in symmetric configurations has enabled the study of protocols based on the temporal reversal of the mapping of light to collective atomic excitations. These enhancements have led to the storage of qubits based on electromagnetically-induced transparency, and the optical storage in a backward-retrieval Raman scheme, both demonstrating efficiency records, above 50%. This work has also led to the experimental investigation of stationary light and new protocols based on it
Optical nanofibers interfacing cold toms. A tool for quantum optics by Baptiste Gouraud( )

1 edition published in 2016 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Cette thèse a consisté à mettre en place une nouvelle expérience utilisant des atomes froids en interaction avec la lumière guidée par une nanofibre optique. Nous avons tout d'abord développé un banc de fabrication de nanofibres. En chauffant et étirant une fibre optique commerciale, on obtient un cylindre de silice de 400 nm de diamètre. La lumière guidée dans ces nanofibres est fortement focalisée sur toute la longueur de la fibre et exhibe de forts champs évanescents, ce qui permet d'obtenir une grande profondeur optique avec un faible nombre d'atomes. Après avoir inséré une nanofibre au milieu d'un nuage d'atomes, nous avons observé le phénomène de lumière lente dans les conditions de transparence électromagnétiquement induite. Nous avons aussi stoppé la lumière guidée et mémorisé l'information qu'elle contenait. Nous avons montré que ce protocole de mémoire optique fonctionne pour des impulsions lumineuses contenant moins d'un photon en moyenne. Ce système pourra donc être utilisé comme une mémoire quantique, un outil essentiel pour les futurs réseaux de communication quantique. Enfin, nous avons piégé les atomes dans un réseau optique au voisinage de la nanofibre grâce à de la lumière guidée par celle-ci. Par rapport à notre première série d'expériences, le nuage ainsi obtenu a un temps de vie plus long (25 ms) et interagit plus fortement avec la lumière guidée (OD ~ 100). Ce nouveau système devrait permettre d'implémenter efficacement d'autres protocoles d'optique quantique, comme la génération de photons uniques et l'intrication de deux ensembles atomiques distants
Tests de non-localité et protocoles de communication quantique utilisant l'intrication hybride optique by Adrien Cavaillès( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Cette thèse est centrée sur la réalisation de protocoles d'information quantique utilisant conjointement les approches à variables discrètes et à variables continues de l'information quantique optique. Nous détaillons tout d'abord les protocoles utilisés pour la génération d'états hautement non classiques tels que les photons uniques, les chats de Schrödinger optiques et enfin l'intrication hybride entre variables discrètes et continues. Nous évaluons le potentiel de cette ressource innovante en détaillant son utilisation dans un certain nombre de protocoles. Nous commençons par envisager la réalisation de tests de Bell utilisant l'intrication hybride et rapportons l'observation expérimentale d'une violation d'inégalité de Steering, pour la première fois dans un contexte hybride. Enfin, nous détaillons l'état d'avancement de l'installation d'une nouvelle expérience de téléportation quantique entre variables discrètes et variables continues. Nos résultats prouvent l'intérêt de suivre une approche hybride et ouvrent la possibilité de réaliser des réseaux d'information quantique hybrides liant des systèmes de différentes natures
Ralentir le déphasage des états de superposition atomiques dans un cristal de Tm3+ : YAG by Robert-christopher Tongning( )

1 edition published in 2014 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

This work takes place in the context of research about quantum memories for light. The quantum information is stored in an atomic superposition state whose lifetime sets the maximum storage time. We are particularly interested in materials which are able to hold the light by resonant excitation of an absorption line, preserving the quantum information in a superposition state of the electronicfundamental.n Tm3+:YAG the information is stored in a nuclear spin state. However, the magnetic field which lifts the nuclear degeneracy generates different precession speeds of the spins. This destroys theinitial magnetization carrier of the information.In the first chapter of this thesis, a quantum analysis of the crystal is done. The following three chapters are devoted to different mechanisms to control the nuclear spins dephasing. There it ispossible to find different theoretical analysis which will be confirmed by a series of experimental measurements, including an extended description of the set-up. Finally, the last chapter presentsthe different techniques used to preserve the optical coherence. Promising experimental measurements are presented to extend the life time of the optical coherences
Optical quantum memories with cold atomic ensembles : a free space implementation for multimode storage, or a nanofiber-based one for high collection efficiency by Adrien Nicolas( )

1 edition published in 2014 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

We present an experimental study of two optical quantum memory systems based on electromagnetically induced transparency (EIT) in cold cesium atoms.We explain the relevance of quantum memories for the development of large-scale quantum networks, we give a comprehensive theory of the EIT phenomenon and underline the role of relevant parameters regarding the implementation of quantum memories.The first system under study is prepared in a free-space magneto-optical trap. The main result of this thesis is the demonstration of the spatial multimode capability of this system at the quantum level. For this, we used Laguerre-Gaussian (LG) light beams, i.e. beams possessing a non-zero value of orbital angular momentum (OAM). In a first step, we showed that the orbital angular momentum of stored light pulses is preserved by the memory, deep in the single photon regime. In a second step, we encoded information in the orbital angular momentum state of a weak light pulse and defined a qubit using two LG beams of opposite helicities. We developed an original setup for the measurement of this OAM qubit and used it to characterize the action of the memory during the storage of such a light pulse. Our results show that the memory performs the quantum storage of such a qubit.The second system under study, also a cloud of cold atoms, has the specificity that the atoms are trapped optically in the vicinity of a nano-waveguide. This innovative design ensures a higher light-matter interaction and facilitates the interfacing of photons into and out of the memory. We describe the building of this setup and the first steps towards quantum memory implementations
Etude de cristaux plasmoniques opaliques et couplage de nano-émetteurs : caractérisation de nano-piliers diélectriques by Guillaume Binard( )

1 edition published in 2017 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

L'environnement électromagnétique d'un nanoémetteur a une grande influence sur son émission. Une interface diélectrique va par exemple accélérer son émission d'un facteur appelé facteur de Purcell. L'objectif ici est d'utiliser différents types de matériaux pour améliorer cette émission. Des émetteurs seront placés de manière déterministe sur une opale métallisée à l'endroit où le champ électrique est le plus intense : à l'interstice entre les billes de l'opale recouverte d'or. Les fortes interactions avec le champ électrique vont jouer un rôle dans l'accélération de l'émission. Les structures de piliers diélectriques pourraient également avoir un rôle sur l'émission d'un nanoémetteur et ces structures sont ici confrontées à un modèle de guide d'onde cylindrique
 
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Julien Laurat físic francès

Julien Laurat físico francés

Julien Laurat físicu francés

Julien Laurat Frans natuurkundige

Julien Laurat French physicist

Julien Laurat physicien français

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