Non-linear Synthesis of Complex Laser Waveforms at Remote Distances

Strong deformation of ultrashort laser pulse shapes is unavoidable when delivering high intensities at remote distances due to non-linear effects taking place while propagating. Relying on the reversibility of laser filamentation, we propose to explicitly design laser pulse shapes so that propagation serves as a non-linear field synthesizer at a remote target location. Such an approach allows, for instance, coherent control of molecules at a remote distance, in the context of standoff detection of pathogens or explosives.Comment: 17 pages, 6 figure

Injection of a single electron from static to moving quantum dots

We study the injection mechanism of a single electron from a static quantum dot into a moving quantum dot created in a long depleted channel with surface acoustic waves (SAWs). We demonstrate that such a process is characterized by an activation law with a threshold that depends on the SAW amplitude and the dot-channel potential gradient. By increasing sufficiently the SAW modulation amplitude, we can reach a regime where the transfer is unitary and potentially adiabatic. This study points at the relevant regime to use moving dots in quantum information protocols.Comment: 5 pages, 4 figure

Maximizing energy deposition by shaping few-cycle laser pulses

We experimentally investigate the impact of pulse shape on the dynamics of laser-generated plasma in rare gases. Fast-rising triangular pulses with a slower decay lead to early ionization of the gas and depose energy more efficiently than their temporally reversed counterparts. As a result, in both argon and krypton, the induced shockwave as well as the plasma luminescence are stronger. This is due to an earlier availability of free electrons to undergo inverse Bremsstrahlung on the pulse trailing edge. Our results illustrate the ability of adequately tailored pulse shapes to optimize the energy deposition in gas plasmas

Fast end efficient single electron transfer between distant quantum dots

International audienceLateral quantum dots are a promising system for quantum information processing devices. The required basic manipulations of a single electron spin have indeed been demonstrated. However, a stringent requirement is the ability to transfer quantum information from place to place within one sample. In this work, we explore and demonstrate the possibility to transfer a single electron between two distant quantum dots in a fast and reliable manner

Electrons surfing on a sound wave as a platform for quantum optics with flying electrons

Electrons in a metal are indistinguishable particles that strongly interact with other electrons and their environment. Isolating and detecting a single flying electron after propagation to perform quantum optics like experiments at the single electron level is therefore a challenging task. Up to date, only few experiments have been performed in a high mobility two-dimensional electron gas where the electron propagates almost ballistically. Flying electrons were detected via the current generated by an ensemble of electrons and electron correlations were encrypted in the current noise. Here we demonstrate the experimental realisation of high efficiency single electron source and single electron detector for a quantum medium where a single electron is propagating isolated from the other electrons through a one-dimensional channel. The moving potential is excited by a surface acoustic wave, which carries the single electron along the 1D-channel at a speed of 3\mum/ns. When such a quantum channel is placed between two quantum dots, a single electron can be transported from one quantum dot to the other, which is several micrometres apart, with a quantum efficiency of emission and detection of 96% and 92%, respectively. Furthermore, the transfer of the electron can be triggered on a timescale shorter than the coherence time T2* of GaAs spin qubits6. Our work opens new avenues to study the teleportation of a single electron spin and the distant interaction between spatially separated qubits in a condensed matter system.Comment: Total 25 pages. 12 pages main text, 4 figures, 5 pages supplementary materia

Transport d'un électron unique dans des nanostructures

A global effort is pursued to realise a quantum computer. Such a dispositive will allow to implement faster algorithms for tasks like integer factoring and database search. It will also allow to simulate quantum system much more efficiently. than a classical system. This power gain necessitates to entangle a large number of qubits. This in turn requires the ability to transport a qubit in space. In this thesis, we demonstrate a first step: a single electron is transported on demand from one quantum dot to another quantum dot, micrometers away. The transport is realised thanks to a Surface Acoustic Wave (SAW) that drags the electron. The transfer is realised with an efficiency of 90 % and triggered within one nanosecond. These results open the way to the realisation of electron quantum optics experiments with an event per event detection. A work on the separation of two electron initially present in the quantum dot will lead to the generation of distant entangled particles.Un effort mondial existe actuellement dans le but de réaliser un ordinateur quantique. Un tel dispositif permettrait d'implémenter des algorithmes plus rapides que les algorithmes classiques pour certaines tâches (recherche dans des bases de données, factorisation d'entiers). Il permettrait également de simuler des systèmes quantiques de manière beaucoup plus efficace qu'un ordinateur classique. L'obtention de ce gain en puissance nécessite d'intriquer un grand nombre de bits quantiques (qubits). Celle ci suppose de pouvoir déplacer un qubit d'un point à un autre de l'espace. Dans cette thèse, nous démontrons une première étape vers le déplacement d'un qubit de spin électronique : un électron unique est déplacé, à la demande, entre deux boîtes quantiques distantes de quelques microns. Le transport est réalisé à l'aide d'une onde acoustique de surface qui entraîne l'électron. Le transfert a été réalisé avec une efficacité de 90 % et déclenché à la nanoseconde. Ces résultats ouvrent la voie à la réalisation d'expériences d'optique quantique électronique avec une détection évènement par évènement. L'envoi d'un électron sur deux initialement présents ouvre la voie à la génération de paires d'électrons distants et intriqués

Single electron transport in nanostructures

Un effort mondial existe actuellement dans le but de réaliser un ordinateur quantique. Un tel dispositif permettrait d'implémenter des algorithmes plus rapides que les algorithmes classiques pour certaines tâches (recherche dans des bases de données, factorisation d'entiers). Il permettrait également de simuler des systèmes quantiques de manière beaucoup plus efficace qu'un ordinateur classique. L'obtention de ce gain en puissance nécessite d'intriquer un grand nombre de bits quantiques (qubits). Celle ci suppose de pouvoir déplacer un qubit d'un point à un autre de l'espace. Dans cette thèse, nous démontrons une première étape vers le déplacement d'un qubit de spin électronique : un électron unique est déplacé, à la demande, entre deux boîtes quantiques distantes de quelques microns. Le transport est réalisé à l'aide d'une onde acoustique de surface qui entraîne l'électron. Le transfert a été réalisé avec une efficacité de 90 % et déclenché à la nanoseconde. Ces résultats ouvrent la voie à la réalisation d'expériences d'optique quantique électronique avec une détection évènement par évènement. L'envoi d'un électron sur deux initialement présents ouvre la voie à la génération de paires d'électrons distants et intriqués.A global effort is pursued to realise a quantum computer. Such a dispositive will allow to implement faster algorithms for tasks like integer factoring and database search. It will also allow to simulate quantum system much more efficiently. than a classical system. This power gain necessitates to entangle a large number of qubits. This in turn requires the ability to transport a qubit in space. In this thesis, we demonstrate a first step: a single electron is transported on demand from one quantum dot to another quantum dot, micrometers away. The transport is realised thanks to a Surface Acoustic Wave (SAW) that drags the electron. The transfer is realised with an efficiency of 90 % and triggered within one nanosecond. These results open the way to the realisation of electron quantum optics experiments with an event per event detection. A work on the separation of two electron initially present in the quantum dot will lead to the generation of distant entangled particles

Transport d'un électron unique dans des nanostructures

Un effort mondial existe actuellement dans le but de réaliser un ordinateur quantique. Un tel dispositif permettrait d'implémenter des algorithmes plus rapides que les algorithmes classiques pour certaines tâches (recherche dans des bases de données, factorisation d'entiers). Il permettrait également de simuler des systèmes quantiques de manière beaucoup plus efficace qu'un ordinateur classique. L'obtention de ce gain en puissance nécessite d'intriquer un grand nombre de bits quantiques (qubits). Celle ci suppose de pouvoir déplacer un qubit d'un point à un autre de l'espace. Dans cette thèse, nous démontrons une première étape vers le déplacement d'un qubit de spin électronique : un électron unique est déplacé, à la demande, entre deux boîtes quantiques distantes de quelques microns. Le transport est réalisé à l'aide d'une onde acoustique de surface qui entraîne l'électron. Le transfert a été réalisé avec une efficacité de 90 % et déclenché à la nanoseconde. Ces résultats ouvrent la voie à la réalisation d'expériences d'optique quantique électronique avec une détection évènement par évènement. L'envoi d'un électron sur deux initialement présents ouvre la voie à la génération de paires d'électrons distants et intriqués.A global effort is pursued to realise a quantum computer. Such a dispositive will allow to implement faster algorithms for tasks like integer factoring and database search. It will also allow to simulate quantum system much more efficiently. than a classical system. This power gain necessitates to entangle a large number of qubits. This in turn requires the ability to transport a qubit in space. In this thesis, we demonstrate a first step: a single electron is transported on demand from one quantum dot to another quantum dot, micrometers away. The transport is realised thanks to a Surface Acoustic Wave (SAW) that drags the electron. The transfer is realised with an efficiency of 90 % and triggered within one nanosecond. These results open the way to the realisation of electron quantum optics experiments with an event per event detection. A work on the separation of two electron initially present in the quantum dot will lead to the generation of distant entangled particles.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Un électron surfeur

International audienc