STAGE Offre de stage : Spatial entanglement and topology in semiconductor photonic circuits

Date de mise à jour de l’offre

Laboratorire Matériaux et Phénomènes Quantiques :

Le laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques (MPQ) est une unité mixte de recherche (UMR 7162) du CNRS et de l’Université Paris Diderot, installée sur le campus de Paris Rive Gauche. Elle est composée d’environ 120 personnes au total dont 51 permanent.e.s. Le laboratoire est spécialisé dans l’étude des matériaux quantiques de frontière et dans le développement de dispositifs quantiques innovants. Ces activités reposent sur un large spectre de compétences théoriques et expérimentales alliant la physique des matériaux, le transport et l’optique, et des plateformes technologiques de salle blanche, de spectroscopie et de microscopie électronique haute résolution.

Description de la mission

Photonics is playing a key role in the current development of quantum information technologies. The propagation
speed of photons and their robustness to decoherence make them an ideal system for quantum communication, while
photons are also very attractive candidates for metrology and quantum computation. The current challenge is to attain
large-scale applications by miniaturizing and integrating all major components on a single chip. To this end our team
exploits the optical non-linearity of the III-V semiconductor platform (AlGaAs) to realize compact sources of twin
photons, operating at telecom wavelength and room temperature [1-4].
The goal of this internship/PhD is to develop a novel platfom by coupling together AlGaAs waveguides so as to form
periodic arrays of waveguides (Fig. 1a). In these devices, photons can continuously tunnel from one waveguide to the
other: they undergo quantum walks, leading to spatially entangled states of light
Implementing the above concepts, the first objective of the project is to realize a compact and reconfigurable source
of spatially entangled photons. Tailoring the pump spatial configuration will allow to control the spatial correlations
at the output of the lattice (Fig. 1b-c), and phase shifters will be implemented to dynamically control the lattice
parameters and achieve high-fidelity quantum states.
The second objective of the project is to harness the above platform for quantum simulation tasks. The evolution of
the quantized electromagnetic field in the waveguide lattice is in direct analogy with the behavior of electrons in a
crystall, opening the way to the emulation of various Hamiltonians, in particular with topological properties. We will
implement the Su-Schriefer-Heeger (SSH) Hamiltonian, which will allow us to investigate the topological protection of
quantum states within a controllable platform.

Profil recherché

M2

Niveau de qualification requis

Bac + 4/5 et +
  • Employeur
    Laboratorire Matériaux et Phénomènes Quantiques
  • Secteur d’activité de la structure
    Enseignement - Formation - Recherche
  • Effectif de la structure
    De 51 à 250 salariés
  • Site internet de la structure
    https://www.mpq.univ-paris-diderot.fr
  • Type de stage ou contrat
    Stage pour lycéens et étudiants en formation initiale
  • Date prévisionnelle de démarrage
  • Durée du stage ou contrat
    Plus de 4 mois et jusqu'à 6 mois
  • Le stage est-il rémunéré ?
    Oui
  • Niveau de qualification requis

    Bac + 4/5 et +
  • Lieu du stage
    10, rue Alice Domon et Léonie Duquet Case courrier 7021 F-75205 Paris Cedex 13
    75205 PARIS 13E ARRONDISSEMENT
  • Accès et transports
    RER C ou metro 14