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Centre transdisciplinaire de Recherche Optique et Information quantique [Optics and quantum information research center] (OptIQ)
Instituts et centres de recherche / institutes and research centers - Liste des Centres (unité ULB690)

Le Centre transdisciplinaire de Recherche Optique et Information quantique " OptIQ " comprend trois équipes actives en information quantique, en optique quantique et en optique non-linéaire. Il s'agit du Service d'OPERA-Photonique (Faculté des Sciences appliquées), du Service de Théorie de l'Information et des Communications " QuIC " (Faculté des Sciences appliquées) et du Laboratoire d'Information Quantique " LIQ " ( Faculté des Sciences). Un premier domaine des activités d' OptIQ concerne l'optique guidée non linéaire. En effet le service OPERA-Photonique a développé une activité de recherche théorique et expérimentale intense au cours des 25 dernières années ayant trait à l'optique non-linéaire dans les fibres et aux phénomènes ultra-rapides. Sous l'impulsion de Philippe Emplit et Marc Haelterman, ce groupe a été l'un des précurseurs des recherches sur les solitons noirs grâce à son expertise dans la manipulation et la caractérisation d'impulsions ultra-courtes. La première expérience de soliton noir a été réalisée en 1987, en collaboration avec l'Université de Limoges. Sur la base d'investigations théoriques plus récentes menées notamment en son sein, le groupe a entrepris une activité de recherche expérimentale sur les solitons vecteur et les instabilités modulationnelles dans les fibres. Un des objectifs de cet effort de recherche est de démontrer l'existence de nouveaux phénomènes solitoniques fondamentaux, et d'analyser leur application potentielle pour les télécommunications optiques. Le service OPERA-Photonique a également initié un projet de recherche sur les sources laser à taux de répétition ultra-hauts. Des techniques de verrouillage de modes passif sont étudiées, en vue de contourner les limitations liées à la largeur de bande électronique. L'une d'entre elles est basée sur l'instabilité modulationnelle dans une cavité laser fibrée passive. Une autre technique originale, actuellement à l'étude, est le verrouillage de modes passif induit par le mélange à quatre ondes dissipatif dans les lasers fibrés dopés à l'erbium. Une deuxième orientation des activités d' OptIQ concerne l'information quantique. Il s'agit d'un domaine de recherche apparu il y a moins de dix ans, né de la prédiction théorique qu'un traitement de l'information à l'échelle quantique offre des possibilités inégalées au niveau classique. A titre d'exemple, la cryptographie quantique (c'est-à-dire l'encryptage d'un message dans les propriétés quantiques d'un porteur d'information) offre un niveau de sécurité qui n'existe pas en cryptographie classique car, à l'inverse des techniques généralement utilisées pour transmettre des données confidentielles, elle ne dépend d'aucune hypothèse calculatoire. De même, un ordinateur quantique pourrait résoudre certains problèmes computationnels beaucoup plus rapidement qu'un ordinateur classique. L'information quantique est un domaine résolument interdisciplinaire, à la frontière entre informatique théorique, physique théorique et physique expérimentale. Les équipes QuIC et LIQ collaborent activement depuis plusieurs années sur les aspects théoriques de l'information quantique. Elles ont rapidement acquis une réputation internationale dans ce domaine, attestée par leur participation commune à plusieurs projets européens en information quantique et leurs nombreuses publications dans des revues scientifiques renommées. Deux brevets ont également été déposés récemment dans le domaine de la communication et de la cryptographie quantique. Les sujets de recherche poursuivis par ces deux groupes recouvrent l'essentiel des questions étudiées en théorie de l'information quantique, soit la théorie de la mesure quantique, le clonage d'états quantiques, la cryptographie quantique, l'enchevêtrement et la non localité quantique, les algorithmes quantiques, le traitement de l'information quantique encodée dans des variables continues et les applications de l'optique quantique à l'information quantique. Le lien entre ces deux thèmes de recherche que sont l'information quantique et l'optique non linéaire se situe en optique quantique. En effet, les trois groupes qui constituent OptIQ ont décidé d'unir leurs forces afin de développer une activité expérimentale en information quantique par le biais de l'optique quantique, et en particulier par la manipulation de photons uniques se propageant dans des fibres optiques. Le choix de ce domaine est dicté par le fait qu'il permet, dès à présent, de réaliser des manipulations complexes d'information quantique et d'exploiter l'expertise théorique du groupe. D'autre part, les techniques à mettre en oeuvre sont proches de celles déjà maîtrisées par le groupe d'optique. Cette activité a, entre autres, été financée par une convention ARC " Théorie quantique de l'information et de la communication " de la Communauté Française et, plus récemment, par les projets PAI P5/18 " Photons and photonics "PAI P6-10 " Photonics@be " du gouvernement fédéral (BELSPO). Plusieurs expériences d'optique quantique réalisées dans ce cadre ont été publiées dans Physical Review Letters, la plus prestigieuse des revues de physique, telles le filtrage d'erreur pour les communications quantiques, l'implémentation en fibre des algorithmes quantiques de Deutsch-Jozsa et Bernstein-Vazirani, le pile ou face quantique. D'autres résultats concernent le développement de sources de paires de photons nouvelles basée sur la fluorescence paramétrique dans des fibres périodiquement polés, ou basée sur le mélange à quatre ondes dans des guides d'onde en silicium. [The optics and quantum information research center " OptIQ " is composed of three teams working in the fields of quantum information, quantum optics and nonlinear optics. These teams are the Service OPERA-photonique (Faculty of Applied Science), the Service de Théorie de l'Information et des Communications "QuIC" (Faculty of Applied Science) and the Laboratoire d'Information Quantique "LIQ" (Faculty of Science). The first domain of activity of OptIQ is nonlinear guided optics. The OPERA-photonics group has developed a strong theoretical and experimental research activity during the last 25 years dealing with nonlinear optics in fibres and ultrafast phenomena. Under the leadership of Philippe Emplit and Marc Haelterman, this group was one of the first involved in research on dark solitons thanks to his experience in manipulation and characterization of ultra short optical pulses. The first experimental realisation of darkk soliton was carried out in 1987 in collaboration with the Université de Limoges. Based on recent theoretical research, the group started experimental research on vectorial solitons and modulational instability in fibers. One of the aims of this research activity is to prove the existence of new fundamental solitonic phenomena and to analyse their potential application for optical telecommunication. The OPERA-photonics group is also involved in a research activity on ultra-high repetition rate laser sources. Techniques of passive mode-locking are investigated in order to get round the limitations due to the electronic bandwidth. One of these techniques is based on modulational instability in passive fiber laser cavities. Another new technique, presently under study, consists in passive mode-locking induced by dissipative four-wave mixing in Erbium-doped fiber lasers. The second field of OptIQ activities is quantum information. This research activity started a dozen years ago based on the fact that information processing at quantum scale offers opportunities unmatched at the classical scale. For example, quantum cryptography (ie encrypting a message thanks to the quantum properties of an information carrier) gives a security level that doesn't exist in classical cryptography. This is because, contrary to the techniques generally used to transmit confidential data, quantum cryptography does not depend on any computational hypothesis. In the same way, a quantum computer could solve some computational problems much more quickly than a classical computer. Quantum information is really an interdisciplinary field of research, between theoretical computer science, theoretical physics and experimental physics. The QuIC and LIQ teams are actively collaborating since a few years on the theoretical angle of quantum information. They have quickly acquired an international reputation in this field, certified by their common participation to several European projects in quantum information and their numerous publications in scientific journals. Two patents have also been taken out recently in the fields of quantum communication and quantum cryptography. The research topics of these two groups cover a large part of the problems investigated in theory of quantum information, ie theory of quantum measurement, cloning of quantum states, quantum cryptography, entanglement and quantum nonlocality, quantum algorithms, processing of quantum information encoded in continuous variables and applications of quantum optics to quantum information. The link between the two fields of quantum information and nonlinear optics is quantum optics. Indeed, the three groups from OptIQ have decided to join in order to develop an experimental activity in quantum information based on quantum optics, and in particular through the manipulation of single photons in optical fibers. The choice of this field of activity is determined by the fact that it allows the realization of complex quantum information manipulations and thus to exploit the theoretical know-how of the group. On the other hand, the techniques used are similar to those used by the optics group. This activity was supported by an ARC agreement "Quantum theory of information and communication" with the Communauté française and more recently by the IAP projects P5/18 "Photons and Photonics" and P6/10"Photonics@be" from the federal government (BELSPO). Several quantum optics experiments realized in this field of activity were published in Physical Review Letters, one of the most famous physics journals, such as the error filtetration for quantum communications, a fiber optics implementation of the Deutch-Josza and Bernstein-Vazirani quantum algorithms and a quantum coin tossing. Other results concern the development of new photon pair sources based on parametric fluorescence in periodically poled fibers, or based on the four-wave mixing in silicon waveguides]



coordonnées / contact details


Centre transdisciplinaire de Recherche Optique et Information quantique [Optics and quantum information research center]
tel +32-2-650.30.96, fax +32-2-650.44.96, Alexandra.peereboom@ulb.ac.be
http://opera.ulb.ac.be/Photonics@be
Campus du Solbosch, Service OPERA-photonique 87C Avenue Buyl - Bâtiment C, Niveau 3 - Local C3.122A - 1050 Bruxelles
CP194/05, avenue F.D. Roosevelt 50, 1050 Bruxelles

Pour en savoir plus, consultez le site web de l'unité.



composition / members


Valérie BAIJOT Abdelilah BARKALLIL Edouard BRAINIS Nicolas CERF Stéphane CLEMMEN David DAEMS Michaël DELQUE Adrien DEWANDRE Philippe EMPLIT François GONZE Simon-Pierre GORZA Evgueni KARPOV Pascal KOCKAERT Xavier LACOUR Louis-Philippe LAMOUREUX Pascale LATHOUWERS François LEO Yves LOUIS Loick MAGNIN Ibtissame MALOULI Aikaterini MANDILARA Lory MARCHAL Serge MASSAR Anh Dung NGUYEN Laurent OLISLAGER Alexandra PEEREBOOM Stéphane SONMEREYN Maïté SWAELENS