Comptes Rendus
Microcavités et cristaux photoniques/Microcavities and photonic crystals
Les boı̂tes quantiques semi-conductrices : des atomes artificiels pour l'optique quantique
[Semiconductor quantum dots: artificial atoms for quantum optics]
Comptes Rendus. Physique, Volume 3 (2002) no. 1, pp. 29-40.

The recent development of high quality semiconductor quantum dots as opened the way to quantum optics experiments in the solid-state on these ‘artificial atoms’. We discuss in particular the control of their spontaneous emission in microcavities (strong coupling, spontaneous emission enhancement, monomode emission) and the generation of quantum states of light (single photons and photon pairs). We finally present a single-mode solid-state single photon source, which is based on a single quantum dot in a pillar microcavity, and is the first of a novel class of optoelectronic devices relying on cavity quantum electrodynamics for their operation.

Le développement récent de boı̂tes quantiques semi-conductrices de bonne qualité a permis de réaliser en phase solide des expériences d'optique quantique sur ces « atomes artificiels ». Nous discutons plus particulièrement le contrôle de leur émission spontanée en microcavité (couplage fort, exaltation de l'émission spontanée, émission monomode) et la génération d'états quantiques de la lumière (impulsions à un et deux photons). Nous présentons enfin une source solide monomode de photons uniques, premier composant optoélectronique dont le fonctionnement repose sur un effet d'électrodynamique quantique en cavité, et constitué par une boı̂te quantique unique placée au cœur d'un micropilier.

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DOI: 10.1016/S1631-0705(02)01290-2
Mot clés : boı̂te quantique, microcavité optique, optique quantique, effet Purcell, source à un photon
Keywords: quantum dot, optical microcavity, quantum optics, Purcell effect, single-photon source

Jean-Michel Gérard 1; E. Moreau 2; I. Robert 2; I. Abram 2; B. Gayral 2

1 CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M/ Equipe mixte « Nanophysique et semi-conducteurs », 17, rue des Martyrs, 38054 Grenoble cedex 9, France
2 CNRS/Laboratoire de photonique et de nanostructures, 196, av. Henri Ravera, 92225 Bagneux cedex, France
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Jean-Michel Gérard; E. Moreau; I. Robert; I. Abram; B. Gayral. Les boı̂tes quantiques semi-conductrices : des atomes artificiels pour l'optique quantique. Comptes Rendus. Physique, Volume 3 (2002) no. 1, pp. 29-40. doi : 10.1016/S1631-0705(02)01290-2. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/S1631-0705(02)01290-2/

[1] S. Haroche; D. Kleppner Phys. Today, 42 (1989), p. 24

[2] Confined Photon Systems: Fundamentals and Applications (H. Benisty; J.M. Gérard; R. Houdré; J. Rarity, eds.), Springer-Verlag, Heidelberg, 1999

[3] C. Weisbuch; M. Nishioka; A. Ishikawa; Y. Arakawa Phys. Rev. Lett., 69 (1992), p. 3314

[4] H. De Neve; J. Blondelle; P. Van Daele; P. Demeester; R. Baets Appl. Phys. Lett., 70 (1997), p. 799

[5] D.L. Huffaker; D. Deppe Appl. Phys. Lett., 71 (1997), p. 1449

[6] V. Sandoghdar; F. Treussart; J. Hare; V. Lefèvre-Seguin; J.-M. Raimond; S. Haroche Phys. Rev. A, 54 (1996), p. R1777

[7] J.M. Gérard; B. Sermage; B. Gayral; E. Costard; V. Thierry-Mieg Phys. Rev. Lett., 81 (1998), p. 1110

[8] B. Gayral; J.M. Gérard; B. Sermage; A. Lemaı̂tre; C. Dupuis Appl. Phys. Lett., 78 (2001), p. 2828

[9] L.A. Graham; D.L. Huffaker; D.G. Deppe Appl. Phys. Lett., 74 (1999), p. 2408

[10] G. Solomon; M. Pelton; Y. Yamamoto Phys. Rev. Lett., 86 (2001), p. 3903

[11] E. Moreau; I. Robert; J.M. Gérard; I. Abram; L. Manin; V. Thierry-Mieg Appl. Phys. Lett., 79 (2001), p. 2865

[12] A. Kiraz; P. Michler; C. Becher; B. Gayral; A. Imamoglu; L. Zhang; E. Hu Appl. Phys. Lett., 78 (2001), p. 3932

[13] L. Besombes; K. Kheng; D. Martrou Phys. Rev. Lett., 85 (2000), p. 425

[14] V.D. Kulakovskii; G. Bacher; R. Weigand; T. Kümmell; A. Forchel; E. Borovitskaya; K. Leonardi; D. Hommel Phys. Rev. Lett., 82 (1999), p. 1780

[15] K. Brunner; G. Abstreiter; G. Böhm; G. Tränkle; G. Weimann Phys. Rev. Lett., 73 (1994), p. 1138

[16] M.V. Artemyev; U. Woggon Appl. Phys. Lett., 76 (2000), p. 1353

[17] X. Fan; P. Palinginis; S. Lacey; H. Wang; M.C. Lonergan Opt. Lett., 25 (2000), p. 1600

[18] L. Goldstein; F. Glas; J.Y. Marzin; M.N. Charasse; G. Le Roux Appl. Phys. Lett., 47 (1985), p. 1099

[19] J.M. Gérard; J.B. Génin; J. Lefebvre; J.M. Moison; N. Lebouché; F. Barthe J. Cryst. Growth, 150 (1995), p. 351

[20] J.M. Gérard; O. Cabrol; B. Sermage Appl. Phys. Lett., 68 (1996), p. 1113

[21] R.J. Warburton; C.S. Dürr; K. Karrai; J.P. Kotthaus; G. Medeiros-Ribeiro; P.M. Petroff Phys. Rev. Lett., 79 (1997), p. 5282

[22] P. Borri; W. Langbein; S. Schneider; U. Woggon; R.L. Sellin; D. Ouyang; D. Bimberg Phys. Rev. Lett., 87 (2001), p. 157401

[23] J.Y. Marzin; J.M. Gérard; A. Izraël; D. Barrier; G. Bastard Phys. Rev. Lett., 73 (1994), p. 716

[24] L. Besombes; K. Kheng; L. Marsal; H. Mariette Phys. Rev. B, 63 (2001), p. 155307

[25] K. Matsuda; K. Ikeda; T. Saiki; H. Tsuchiya; H. Saito; K. Nishi Phys. Rev. B, 63 (2001), p. 121304

[26] L. Landin; M. Miller; M.E. Pistol; C.E. Pryor; L. Samuelson Science, 280 (1998), p. 262

[27] M.V. Artemyev; U. Woggon; R. Wannemacher; H. Jaschinski; W. Langbein Nano Lett., 1 (2001), p. 309

[28] S.L. Mc Call; A.F.J. Levi; R.E. Slusher; H.H. Houch; N.A. Whittaker; A.C. Gossard; J.H. English Appl. Phys. Lett., 60 (1992), p. 289

[29] E. Yablonovitch J. Opt. Soc. Am. B, 10 (1993), p. 283

[30] J. Jewell; A. Scherer; S.L. Mc Call; Y.H. Lee; S. Walker; J.P. Harbison; L.T. Florez Electron. Lett., 25 (1989), p. 1123

[31] J.M. Gérard; D. Barrier; J.Y. Marzin; R. Kuszelewicz; L. Manin; E. Costard; V. Thierry-Mieg; T. Rivera Appl. Phys. Lett., 69 (1996), p. 449

[32] O.J. Painter; A. Husain; A. Scherer; J.D. O'Brien; I. Kim; D. Dapkus J. Lightwave Technol., 17 (1999), p. 2082

[33] H. Benisty; C. Weisbuch; D. Labilloy; M. Rattier Appl. Surf. Sci., 164 (2000), p. 205

[34] S. Noda; K. Tomoda; N. Yamamoto; A. Chutinan Science, 289 (2000), p. 604

[35] J. Vuckovic, M. Lonkar, H. Mabuchi, A. Scherer, Phys. Rev. E, in press

[36] L.C. Andreani; G. Panzarini; J.M. Gérard Phys. Rev. B., 60 (1999), p. 13276

[37] E.M. Purcell Phys. Rev., 69 (1946), p. 681

[38] B. Gayral; J.M. Gérard Appl. Phys. Lett., 72 (1998), p. 1421

[39] E. Knill; R. Laflamme; G. Millburn Nature, 409 (2001), p. 46

[40] C.H. Bennett; G. Brassard; A. Eckert Sci. Am., 267 (1992), p. 50

[41] J. Kim; O. Benson; H. Kan; Y. Yamamoto Nature, 397 (1999), p. 500

[42] C. Kurtsiefer; S. Mayer; P. Zarda; H. Weinfurter Phys. Rev. Lett., 89 (2000), p. 290

[43] Th. Basché; W.E. Moerner; M. Orrit; H. Talon Phys. Rev. Lett., 69 (1992), p. 1516

[44] P. Michler; A. Imamoglu; M. Mason; P. Carson; G. Strouse; S. Buratto Nature, 406 (2000), p. 968

[45] P. Michler; A. Kiraz; C. Becher; W. Schoenfeld; P.M. Petroff; L. Zhang; E. Hu; A. Imamoglu Science, 290 (2000), p. 2282

[46] C. Santori; M. Pelton; G. Solomon; Y. Dale; Y. Yamamoto Phys. Rev. Lett., 86 (2001), p. 1502

[47] W. Barnes, G. Björk, J.M. Gérard, P. Jonsson, V. Zwiller, Eur. Phys. J. D, in press

[48] T. Guillet; J. Berréhar; R. Grousson; J. Kovensky; C. Lapersonne; M. Schott; V. Voliotis Phys. Rev. Lett., 87 (2001), p. 87401

[49] J.M. Gérard; B. Gayral J. Lightwave Technol., 17 (1999), p. 2089

[50] E. Moreau; I. Robert; L. Manin; V. Thierry-Mieg; J.M. Gérard; I. Abram Phys. Rev. Lett., 87 (2001), p. 183601

[51] A. Aspect; G. Roger; S. Reynaud; J. Dalibard; C. Cohen-Tannoudji Phys. Rev. Lett., 45 (1980), p. 617

[52] O. Benson; C. Santori; M. Pelton; Y. Yamamoto Phys. Rev. Lett., 84 (2000), p. 2513

[53] M. Paillard; X. Marie; P. Renucci; T. Amand; A. Jbeli; J.M. Gérard Phys. Rev. Lett., 86 (2001), p. 1634

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