Note ABES Entanglement generation and quantum gates with quantum emitters in a cavity Génération d'intrication et portes quantiques avec des émetteurs quantiques dans une cavité Informatique quantique QED de cavité Génération d’intrication Portes quantiques multi-qubits Méthodes de contrôle optimal Atomes neutres Quantum computing Cavity QED Entanglement generation Multi-qubit quantum gates Optimal control methods Neutral atoms 541.2 530.12 Informatique quantique Électrodynamique quantique Cette thèse présente de nouveaux protocoles pour les portes quantiques multi-qubits non locales et la génération d’intrication dans des systèmes où plusieurs émetteurs quantiques interagissent avec un mode bosonique partagé. Elle introduit les portes de phase géométrique et adiabatique, avec des expressions analytiques de l’infidélité dépendant du nombre de qubits et de la coopérativité. Pour deux qubits, elles forment un ensemble universel, tandis que dans les systèmes multi-qubits, elles permettent des portes déterministes pour la simulation quantique et la correction d’erreurs. Une contribution majeure est un protocole de détection optimisé par l’intrication, atteignant une haute précision de mesure grâce au contrôle optimal. La thèse explore aussi un mécanisme de blocage polaritonique en cavité pour la génération d’états W non locaux et de portes multi-qubits. Ces opérations déterministes, basées sur des excitations classiques de cavité et parfois des impulsions globales, offrent une base évolutive pour l’informatique quantique, la détection quantique et l'internet quantique de demain, en particulier pour les systèmes à atomes neutres. This thesis presents novel protocols for non-local multi-qubit quantum gates and entanglement generation in systems where multiple quantum emitters interact with a shared bosonic mode. It introduces the Geometric and Adiabatic Phase Gates, with closed-form infidelity expressions scaling with qubit number and cooperativity. For two qubits, these form a universal gate set, while in multi-qubit systems, they enable deterministic gates for quantum simulation and quantum error correction. A key contribution is an entanglement-enhanced sensing protocol that achieves high measurement precision via optimal control. The thesis also examines a cavity polariton blockade mechanism for non-local W-state generation and multi-qubit gates. These deterministic multi-qubit operations rely only on classical cavity drives and, in some cases, global qubit pulses, providing a scalable foundation for quantum computing, sensing, and the future quantum internet, especially for neutral atom systems. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 12110016 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2024/Srivastava_Vineesha_2024_ED222.pdf http://www.theses.fr/2024STRAF069/abes https://theses.hal.science/tel-04986967 https://theses.hal.science/tel-04986967 https://theses.hal.science/tel-04986967 Srivastava Vineesha 1998-06-06 IN 28364592X 0EFB1V05XT9 22025673 4200002 https://theses.fr/2024STRAF069 2024STRAF069 https://doi.org/10.70675/83ca4508z9c01z46a1zb659z9cc02e6c82ef 2024-12-09 Chimie-physique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Pupillo Guido MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 185463894 Schachenmayer Johannes MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 245031227 Sugny Dominique MADS_PRESIDENT_DU_JURY 07045096X Ercolessi Elisa MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 185464076 Long Romain MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 089426606 Sugny Dominique MADS_RAPPORTEUR_1 07045096X Sayrin Clément MADS_RAPPORTEUR_2 163813760 École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 222 156504081 Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (Strasbourg) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 207480 157760227 ddc:540 ddc:530 Pupillo Guido Schachenmayer Johannes Sugny Dominique Ercolessi Elisa Long Romain Sugny Dominique Sayrin Clément École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....) Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (Strasbourg) PDF 12110016 confidentialité 2024-12-09 2025-02-01 confidentialité 2024-12-09 2025-02-01 confidentialité 2024-12-09 2025-02-01 confidentialité 2024-12-09 2025-02-01