Vers des sources semi-conductrices de photons uniques et indiscernables, efficaces et faciles à utiliser, pour des applications quantiques

The constant improvement in performance of solid-state single-photon sources have established them as a prime candidate for quantum optics applications, whose require high flux of indistinguishable and pure single photons. Here, we use individual self-assembled quantum dots (QD) coupled to optical pillar cavities which proved their abilities to fulfil these requirements. In this framework, we investigate different development techniques to get a practical and efficient source, while also improving the ease-of-use for non-expert users.The first result is the development and optimisation of a compact and stable confocal microscope to efficiently collect the emitted single photons into a single-mode fibre over days, while making it easy to use. The latter is adapted for both the collection (free-space or fibred) and the excitation schemes of a QD: the resonant fluorescence or the longitudinal-acoustics (LA) phonon assisted excitation. This second excitation regime is based on the interactions between QDs transitions and the phonon bath thanks to a slight energy detuning of the excitation laser. Thus, the laser can be spectrally filtered, and then all the emitted photons are collected. We then report a first lens brightness multiplied by a factor of three, and an emission of single and indistinguishable photons with a high linear-polarisation purity. Finally, to provide a "plug-and-play" single-photon source, we detail the development of a fully fibred system to overcome the need of a large and expensive system based on a low-vibration cryostat and positioners. We then report method to set and fix a single-mode fibre above a pillar. This work is still in progress, but the first results already show the potential of this technique.L'amélioration constante des performances des sources semi-conductrices de photons uniques en ont fait des composants essentiels pour les applications quantiques nécessitant un flux élevé de photons uniques et indiscernables.Dans ce travail, nous utilisons des boîtes quantiques (BQ) couplées à des micro-piliers optiques ayant déjà prouvées leur capacité à atteindre ces exigences. Dans ce contexte, nous développons différentes techniques pour obtenir une source efficace, tout en améliorant la facilité d'utilisation pour les utilisateurs non experts.Nous détaillons donc le développement et l'optimisation d'un microscope confocal stable et compact pour collecter efficacement les photons uniques dans une fibre monomode pendant plusieurs jours. Ce dernier s'adapte à la fois à différents types de collection (espace libre ou fibré) ainsi qu’à différentes techniques d'excitation de la BQ: excitation sous fluorescence résonante, ou assistée par l'émission de phonons acoustiques longitudinaux (AL). Cette seconde manière d’exciter se base sur les interactions entre les transitions de la BQ et les phonons acoustiques longitudinaux grâce à un laser légèrement désaccordé en énergie. Ainsi, ce dernier est filtré spectralement, et tous les photons uniques émis sont collectés. Nous démontrons alors une brillance multipliée par trois, ainsi qu'une émission, linéairement polarisée, de photons uniques et indiscernables. Enfin, afin de fournir une source de photons uniques "plug-and-play", nous détaillons le développement d'un système complétement fibré afin de s'affranchir de positionneurs et d’un cryostat à faibles vibrations, volumineux et chers. Ainsi, nous proposons une méthode pour placer et fixer une fibre monomode au-dessus d'un pilier. Ce travail est toujours en cours, mais les premiers résultats montrent le potentiel de cette technique