Manipulations optiques ultra-rapides de molécules organiques fluorescentes et étude de l'intrication moléculaire pour deux émetteurs quantiques couplés à températures cryogéniques

Abstract

Les réseaux d'émetteurs quantiques intriqués piégés en matière condensée sont des systèmes prometteurs pour étudier les processus quantiques collectifs et pour l'élaboration de technologies quantiques intégrées. Pour mettre au point ces réseaux, plusieurs types de systèmes peuvent être envisagés, comme par exemple les boîtes quantiques semi-conductrices, les centres colorés dans le diamant ou les molécules fluorescentes piégées dans une matrice. Parmi ces systèmes, les molécules insérées dans une matrice cristalline organique sont particulièrement attractives. Portées à température cryogénique, elles sont très bien modélisées par des systèmes à deux niveaux et présentent une transition limitée par la durée de vie. Dans ce travail, nous utilisons ces molécules fluorescentes comme banc de test pour démontrer la manipulation tout optique, cohérente et sub-nanoseconde d'un émetteur unique. De plus, nous rapportons l'observation de plus de dix paires de molécules intriquées, couplées par interaction dipôle-dipôle résonnante. Nous mesurons les durées de vie des états sub- et super-radiant émergeant du couplage en fonction du degré d'intrication et démontrons l'adressage sélectif de l'état subradiant, de longue durée de vie. Notre étude ouvre la voie vers le contrôle dynamique de qubits moléculaires intriqués ainsi qu'à la compréhension de la décohérence dans les ensembles délocalisés.