L’influence du vieillissement normal et pathologique sur le traitement des expressions faciales et du jugement de confiance

Déterminer si quelqu’un est digne de confiance constitue, tout au long de notre vie, une décision à la base de nos interactions sociales quotidiennes. Des études récentes chez les jeunes adultes ont proposé que le jugement de confiance basé sur un visage constituerait une extension des processus de reconnaissance des expressions faciales, particulièrement de la colère et de la joie (Todorov, 2008). Bien que le jugement de confiance soit d’une grande importance tout au long de notre vie, à notre connaissance, aucune étude n’a tenté d’explorer l’évolution de ce processus au cours du vieillissement. Pourtant, sachant que les personnes âgées saines sont moins efficaces que les jeunes adultes pour reconnaître les expressions faciales émotionnelles (Ruffman et al., 2008; Calder et al., 2003), des différences pourraient exister dans les capacités de ces deux groupes d’âge à poser un jugement de confiance. Le présent travail a permis d’explorer, pour une première fois, les processus perceptifs sous-jacents au jugement de confiance chez une population âgée saine ainsi que chez une population présentant une démence fronto-temporale. Les résultats démontrent que les représentations de colère, de joie et de confiance sont similaires chez les jeunes et les âgés sains et suggèrent qu’il existe bel et bien un lien entre le jugement de confiance et les jugements de joie et de colère. De plus, ils révèlent que ce lien persiste au cours vieillissement, mais que les adultes âgés sains se fient davantage à leur représentation de la colère que les jeunes adultes pour déterminer si un visage est digne de confiance ou non. Enfin, les patients présentant une démence fronto-temporale possèdent des représentations différentes des âgés sains en ce qui concerne la colère, la joie et la confiance, et ils semblent se fier davantage à leur représentation de la joie que les âgés sains pour déterminer le niveau de confiance d’un visage.To determine whether someone looks trustworthy or not is, throughout our lives, a basic decision in our social interactions. Recent studies have suggested that this type of judgment may be an extension of facial expression judgments, more specifically of anger and happiness judgments (Todorov, 2008). Even though trustworthiness judgments play a great role in our social interactions throughout our lives, little is known about the evolution of this process through aging. However, knowing that older adults are less efficient than younger adults in identifying facial expressions (Ruffman et al., 2008; Calder et al., 2003), one could expect to find differences between young and older adults in the way they judge trustworthiness. This work aimed to explore, for the first time, perceptual processes underlying trustworthiness judgments in a healthy older adult population as well as in a population of fronto-temporal dementia (FTD) patients. Results show that anger, happiness and trustworthiness representations are similar between young and older adults, and they suggest that a relationship does exist between emotional judgments and trustworthiness judgments. Moreover, results show that this relationship persists throughout aging, but that older adults rely more on their representation of anger than younger in adults while judging trustworthiness. Finally, patients with fronto-temporal dementia show different representations of anger, happiness and trustworthiness than that of the controls. Also, for trustworthiness judgments, they rely more on their representation of happiness than controls

Étude psychophysique d'une illusion visuelle induite par le son

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

High-Fidelity and Ultrafast Initialization of a Hole Spin Bound to a Te Isoelectronic Center in ZnS

We demonstrate the optical initialization of a hole-spin qubit bound to an isoelectronic center (IC) formed by a pair of Te impurities in ZnSe, an impurity/host system providing high optical homogeneity, large electric dipole moments, and long coherence times. The initialization scheme is based on the spin-preserving tunneling of a resonantly excited donor-bound exciton to a positively charged Te IC, thus forming a positive trion. The radiative decay of the trion within less than 50 ps leaves a heavy hole in a well-defined polarization-controlled spin state. The initialization fidelity exceeds 98:5 % for an initialization time of less than 150 ps.Comment: 5 pages, 3 figures, 1 supplemental information sectio

Contrôle optique de qubits liés à des centres isoélectroniques d'azote dans le GaAs

Le traitement de l’information quantique est un domaine de recherche actuellement en pleine effervescence car il laisse entrevoir une révolution dans notre façon de traiter et d’échanger de l’information. D’une part, l’ordinateur quantique promet de résoudre des problèmes comme la factorisation d’un polynôme de façon beaucoup plus efficace qu’un ordinateur classique. D’autre part, les communications quantiques promettent l’échange d’information de façon fondamentalement inviolable. Afin de tirer pleinement profit de ces nouvelles technologies, il sera avantageux de construire des réseaux quantiques. Dans un tel réseau, des processeurs quantiques, les noeuds, seront connectés par des photons voyageant dans des fibres optiques. Les réseaux quantiques permettront de déployer les communications quantiques à grande échelle et de créer des super-ordinateurs quantiques. La réalisation de réseaux quantiques nécessitera des interfaces optiques pouvant échanger l’information de façon cohérente entre un qubit (bit d’information quantique) et un photon. L’implémentation de telles interfaces dans un système physique s’avère un important défi scientifique et technologique. Or, les systèmes actuellement envisagés à cette fin souffrent d’un faible couplage avec la lumière ou encore de grandes inhomogénéités, constituant des obstacles à la réalisation de réseaux à grande échelle. Dans cette thèse, le potentiel des centres isoélectroniques pour réaliser des interfaces optiques est évalué. Deux types de qubits liés à des paires d’azote dans le GaAs sont considérés : les qubits excitoniques et les qubits de spin électronique, contrôlables par l’intermédiaire d’excitons chargés. Le contrôle optique complet des qubits excitoniques est démontré, ce qui constitue la première réalisation du genre dans les centres isoélectroniques. L’observation d’excitons chargés dans ce système, liant à la fois des trous lourds et des trous légers, laisse entrevoir de nouvelles possibilités afin de manipuler des spins électroniques. Les excitons et excitons chargés liés aux paires d’azote sont étudiés par la photoluminescence résolue spatialement. Le contrôle des qubits excitoniques est réalisée à l’aide d’impulsions laser résonantes avec un état excitonique et l’état du qubit est lu par sa fluorescence en résonance. Une expérience de rotations de Rabi est réalisée pour démontrer un contrôle sur la population du qubit. Cette expérience permet d’extraire un moment dipolaire moyen de 27 D pour l’exciton.----------Abstract In recent years, the promises of quantum information has stimulated a lot of research in the fields of physics, information theory and engineering as it could lead to a revolution on how we exchange and process information. On the one hand, quantum computers will perform tasks such as factoring polynomials much more efficiently than classical computers. On the other hand, quantum information will allow secure communication guaranteed by the laws of quantum mechanics. Building quantum networks will be crucial to fully exploit these new technologies. Quantum networks are formed from computing nodes connected by photons traveling through optical fibers. They could lead to global quantum communication and to the creation of distributed quantum computers. An optical interface coherently transferring information between a stationary qubit (quantum bit) and a flying qubit, a photon, is the cornerstone of a quantum network. The implementation of such an interface in a physical system represents an important scientific and technological challenge. Physical systems that are currently considered to build these interfaces either suffer from a weak coupling to light or high inhomogeneities, which impedes the development of scalable quantum networks. In this thesis, isoelectronic centers are proposed as a potential alternative to the realization of optical interfaces. Two types of stationary qubits bound to nitrogen pairs in GaAs are considered : exciton qubits and electron spin qubits. The latter qubits can be controlled optically using charged excitons as intermediary states. The complete optical control of exciton qubits is demonstrated, which is the first example of quantum information processing in isoelectronic centers. Then, it is shown that light- and heavy-hole charged excitons can be bound to nitrogen pairs in GaAs, which could lead to new powerful control schemes for spin qubits. Excitons and charged excitons are studied using spatially resolved photoluminescence. A Rabi rotation experiment is performed to demonstrate the optical control on the population of exciton qubits : a resonant laser pulse controls the qubit state, which can then be read by measuring its fluorescence. A mean exciton dipole moment of 27 D is found from this experiment. Interestingly, excitation induced dephasing, which is a phenomenon consistently observed in other excitonic systems, is characterized by a rather small constant K2 < 4 fs in isoelectronic centers due to the low deformation potential of nitrogen pairs. This could lead to the fast gating of excitons with higher fidelity. To show the complete quantum control of the exciton, one needs to control its population and its phase

Complete quantum control of exciton qubits bound to isoelectronic centres

In recent years, impressive demonstrations related to quantum information processing have been realized. The scalability of quantum interactions between arbitrary qubits within an array remains however a significant hurdle to the practical realization of a quantum computer. Among the proposed ideas to achieve fully scalable quantum processing, the use of photons is appealing because they can mediate long-range quantum interactions and could serve as buses to build quantum networks. Quantum dots or nitrogen-vacancy centres in diamond can be coupled to light, but the former system lacks optical homogeneity while the latter suffers from a low dipole moment, rendering their large-scale interconnection challenging. Here, through the complete quantum control of exciton qubits, we demonstrate that nitrogen isoelectronic centres in GaAs combine both the uniformity and predictability of atomic defects and the dipole moment of semiconductor quantum dots. This establishes isoelectronic centres as a promising platform for quantum information processing

Quantum interface of an electron and a nuclear ensemble.

Coherent excitation of an ensemble of quantum objects underpins quantum many-body phenomena and offers the opportunity to realize a memory that stores quantum information. Thus far, a deterministic and coherent interface between a spin qubit and such an ensemble has remained elusive. In this study, we first used an electron to cool the mesoscopic nuclear spin ensemble of a semiconductor quantum dot to the nuclear sideband-resolved regime. We then implemented an all-optical approach to access individual quantized electronic-nuclear spin transitions. Lastly, we performed coherent optical rotations of a single collective nuclear spin excitation-a spin wave. These results constitute the building blocks of a dedicated local memory per quantum-dot spin qubit and promise a solid-state platform for quantum-state engineering of isolated many-body systems

Improving a Solid-State Qubit through an Engineered Mesoscopic Environment.

A controlled quantum system can alter its environment by feedback, leading to reduced-entropy states of the environment and to improved system coherence. Here, using a quantum-dot electron spin as a control and probe, we prepare the quantum-dot nuclei under the feedback of coherent population trapping and observe their evolution from a thermal to a reduced-entropy state, with the immediate consequence of extended qubit coherence. Via Ramsey interferometry on the electron spin, we directly access the nuclear distribution following its preparation and measure the emergence and decay of correlations within the nuclear ensemble. Under optimal feedback, the inhomogeneous dephasing time of the electron, T_{2}^{*}, is extended by an order of magnitude to 39 ns. Our results can be readily exploited in quantum information protocols utilizing spin-photon entanglement and represent a step towards creating quantum many-body states in a mesoscopic nuclear-spin ensemble.We acknowledge financial support from the European Research Council ERC Consolidator Grant Agreement No. 617985 and the EPSRC National Quantum Technologies Program NQIT EP/M013243/1. G.E-M. acknowledges financial support from NSERC