Vers le couplage cohérent à grande distance de deux émetteurs uniques par plasmon de surface

Abstract

Une des clés essentielles au développement de l'information quantique repose sur la génération d'interactions fortes, cohérentes entre systèmes quantiques individuels (molécules uniques, boites quantiques,...). De telles interactions doivent être capables de faire propager l'information quantique sur de longues distances (plusieurs microns) notamment pour pouvoir manipuler optiquement et indépendamment chacun des sous-systèmes quantiques. Une idée intéressante consiste à utiliser des guides d'onde plasmoniques afin d'une part de pouvoir véhiculer l'information et d'autre part de confiner fortement le champ électromagnétique transverse pour maximiser le couplage avec les émetteurs. Expérimentalement, nous utilisons des molécules aromatiques piégées dans une matrice cristalline et localisées au voisinage de nanofils d'argent à une température de 2 K. Au cours de ma présentation, je montrerais qu'il est possible de coupler efficacement la fluorescence d'une molécule unique au mode plasmonique d'un nanofil d'argent. A partir de la fluorescence émise aux deux extrémités du nanofil (pour près de 50% des photons) et de mesures de corrélations en intensité nous avons démontré que cette fluorescence provenait du même émetteur unique. Réciproquement, nous avons pu exciter efficacement et à distance la molécule en générant cette fois-ci les plasmons de surface à l'aide d'un laser focalisé à l'une des extrémités du nanofil. De plus, en comparant les largeurs de raie des spectres d'excitation dans ces deux configurations précédentes, nous avons confirmé qu'il n'y a pas d'élargissement spectral dû à la propagation du plasmon sur quelques microns (inférieur à la dizaine de MHz). Cette mesure laisse donc présager qu'il est possible d'utiliser cette méthode pour réaliser un couplage cohérent entre deux émetteurs uniques.