Le développement de technologies quantiques constitue un enjeu majeur pour l’avenir, en particulier pour les communications inviolables et pour les processeurs de calcul quantique offrant une puissance inégalée. Les bits quantiques photoniques (sous forme de photons uniques), du fait de leur excellente robustesse à la décohérence, sont des candidats très prometteurs pour ces applications. Nous développons au CEA-LETI une technologie de photonique quantique intégrée sur des substrats de silicium, donc industrialisable, comprenant différentes briques clés de génération, manipulation et détection de qubits photoniques.
Le sujet de thèse concerne le développement de détecteurs de photons uniques supraconducteurs intégrés, sensibles à la présence d’un seul photon, qui sont des composants indispensables pour le calcul quantique photonique. L’objectif de cette thèse sera tout d’abord de concevoir des détecteurs de photons uniques intégrés sur des guides d’onde à très faibles pertes utilisés pour le cœur du processeur de calcul quantique, de développer un procédé de fabrication en salle blanche compatible avec la plateforme photonique sur silicium existante et de caractériser leurs figures de mérite (efficacité de détection, coups d’obscurité, performances temporelles) à l’aide de laser atténués. L’objectif final de la thèse sera d’intégrer des petits circuits comprenant plusieurs détecteurs sur une même puce afin de caractériser la pureté et l’indiscernabilité entre photons uniques émis par une même source à boites quantiques développée en parallèle au CEA-IRIG, également situé sur le centre de Grenoble.
Ce travail de thèse sera effectué en collaboration entre le CEA-Leti et le CEA-IRIG et constituera une brique stratégique, nécessaire aux futures générations de calculateur quantique photonique comportant plusieurs dizaines de qubits.