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COUDREAU Thomas

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publié le , mis à jour le

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Contact

- thomas.coudreau@univ-paris-diderot.fr
- Tel : 01 57 27 62 33
- Fax : 01 57 27 62 41

- Bureau 697A

Adresse

Université Paris Diderot-Paris7

Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques

Bâtiment Condorcet

Case courrier 7021

75205 PARIS CEDEX 13

Thèmes de recherche

- Théorie de l’information quantique
- Optique quantique

Après avoir été recruté en 1998 comme maître de conférences au Laboratoire Kastler Brossel, j’ai participé à la création du laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques en 2001. J’ai été nommé Professeur à Paris 7 en mai 2007.

Mes activités de recherche portent sur des aspects théoriques et expérimentaux en optique et l’information quantique. En savoir plus.

J’enseigne notamment en L1 la méthodologie, les travaux pratiques en physique contemporaine en L3 ainsi que l’intrication dans la spécialité Optique, Matière, Plasma. En savoir plus.

J’ai assuré depuis mon recrutement des responsabilités administratives variées. De 2008 à 2014, j’ai dirigé l’école doctorale Matière Condensée et de 2009 à 2013 et j’ai participé à la création puis dirigé le Centre de Formation des Doctorants à l’Insertion Professionnelle. Je suis actuellement directeur du Collège des Ecoles Doctorales de Sorbonne Paris Cité. En savoir plus.

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Recherche

J’étudie les aspects expérimentaux et théorique de l’optique et de l’information quantique.

J’ai débuté ma carrière d’abord en tant que doctorant puis maître de conférences au laboratoire Kastler Brossel dans l’équipe d’Optique Quantique, avec Elisabeth Giacobino puis Claude Fabre. J’ai ensuite rejoint le laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques dès sa création. J’ai d’abord travaillé dans l’équipe Ions Piégés et Information Quantique que j’avais contribué à créer. J’ai maintenant rejoint l’équipe Théorie. Je mène en parallèle diverses activités avec comme point commun l’intrication. J’en décris certaines ci-dessous.

Pour la liste complète de mes publications, voir ma page Google Scholar ou

  • Des variables continues aux variables discrètes

Les protocoles d’information quantique sont souvent répartis entre ceux qui manipulent des systèmes avec peu d’états possibles, comme les qubits ("variables discrètes"), et ceux qui manipulent des variables continues, comme le champ électromagnétique ("variables continues"). Par l’intermédiaire du formalisme des variables modulaires initialement introduit par Aharonov à la fin des années 60, nous proposons de décomposer des systèmes de variables continues en une infinité de systèmes discrets qui peuvent alors être manipulés par l’intermédiaire des protocoles définis pour les variables discrètes.

Quelques articles sur ce sujet

  • Un nouvel éclairage sur la complémentarité

La notion de complémentarité est un des aspects les plus étonnants de la physique quantique : un objet quantique peut en effet se comporter comme une onde ou comme une particule selon l’expérience à laquelle il est soumis.
Ces résultats, obtenus en collaboration avec l’équipe expérimentale de Sebastien Tanzilli, à Nice ont été publié dans Science : F. Kaiser, T. Coudreau, P. Milman, D. B. Ostrowsky, S. Tanzilli, "Entanglement-Enabled Delayed-Choice Experiment", Science 338, 637–640 (2012) ou arXiv:1206.4348.

Pour plus de détails sur cette expérience, voir notamment

  • Création d’états non classiques de la lumière par mélange à quatre ondes dans une vapeur de rubidium

Les milieux atomiques constituent un milieu intéressant pour la création d’états non classiques de la lumière. Nous avons ainsi pu créer des états possédant de très fortes corrélations non classiques par mélange à 4 ondes dans une vapeur de rubidium. Deux ondes intenses servant de pompe interagissent avec un faisceau sonde qui est amplifié tandis que son jumeau est créé.

Pour plus de détails sur ce sujet, voir notamment

    • le manuscrit de thèse de Q. Glorieux, Etude théorique et expérimentale des corrélations quantiques obtenues par mélange à 4 ondes dans une vapeur atomique->https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00558505] (2010)
    • Double-Λ microscopic model for entangled light generation by four-wave mixing, Q Glorieux, R Dubessy, S Guibal, L Guidoni, Jean-Pierre Likforman, T Coudreau, and E Arimondo, Phys. Rev. A 82, 033819 (2010)
    • Time-resolved detection of relative-intensity squeezed nanosecond pulses in an 87Rb vapor, Imad H Agha, Christina Giarmatzi, Quentin Glorieux, Thomas Coudreau, Philippe Grangier, and Gaétan Messin, New Journal of Physics 13, 043030 (2011).
    • Quantum correlations by four-wave mixing in an atomic vapor in a nonamplifying regime : Quantum beam splitter for photons, Q. Glorieux, L. Guidoni, S. Guibal, J.-P. Likforman, T. Coudreau, Phys. Rev. A 84, 053826 (2011)
  • Bits quantiques protégés de la décohérence

Les objets quantiques sont fragiles : l’interaction avec l’environnement cause en effet une perte des effets quantiques, la décohérence. Cet effet est un des obstacles majeurs à la réalisation d’un ordinateur quantique. Nous avons proposé de créer des bits quantiques protégés contre la décohérence en utilisant des hamiltoniens d’interaction avec un grand nombre de symétries.

Les publications sur ce sujet sont

    • Pérola Milman, W Maineult, S Guibal, L Guidoni, B Douçot, Lev B Ioffe, and T Coudreau, "Topologically Decoherence-Protected Qubits with Trapped Ions", Phys. Rev. Lett. 99, 20503 (2007)
    • T. Coudreau, B. Douçot, R. Dubessy, D. Andreoli, P. Milman, "Robust Preparation and Manipulation of Protected Qubits Using Time-Varying Hamiltonians", Phys. Rev. Lett. 107, 30502 (2011).
  • Optique Quantique Paramétrique

Après mon recrutement en tant que Maître de Conférences à l’Université Paris 7, au laboratoire Kastler Brossel, ma recherche a porté sur des thématiques d’optique non linéaire et d’optique quantique basées sur des milieux possédant des non linéarités d’ordre 2 :

    • remise en forme tout optique de signaux télécoms ;
    • dynamique non linéaire et brisure spontanée de symétrie dans le doublage de fréquence ;
    • production de faisceaux non classiques par mesure conditionnelle ;
    • production de faisceaux intriqués par un oscillateur paramétrique optique à auto-verrouillage de phase ; application à l’information quantique ;

Ces travaux ont fait l’objet de plus d’une dizaine de publications dont :

    • J. Laurat, T. Coudreau, L. Longchambon,
      C. Fabre, "Experimental observation of quantum correlations in a
      type II OPO above threshold : beyond the non-degenerate operation"
      ,
      Opt. Lett. 30, 1177 (2005)
    • J. Laurat, T. Coudreau, G. Keller, N. Treps, C. Fabre, "Effects of mode coupling on the generation of quadrature Einstein-Podolsky-Rosen entanglement in a type-II optical parametric oscillator below threshold", Phys. Rev. A 71, 022313
      (2005)
    • L. Longchambon, N. Treps, T. Coudreau, J. Laurat, C. Fabre, "Experimental evidence of spontaneous symmetry breaking in intracavity type-II harmonic generation with triple resonance", Opt. Lett. 30, 284 (2005)
    • J. Laurat, T. Coudreau, N. Treps, A. Maître, C. Fabre, "Conditional Preparation of Quantum States with Continuous Variables : from Bright Twin Beams to Intensity Squeezing", Phys. Rev. Lett. 91, 213601 (2003)

Optique Quantique avec des atomes froids

Au cours de ma thèse, j’ai étudié les propriétés quantiques de l’interaction entre un faisceau laser et des atomes froids. Nous avons en particulier la possibilité de comprimer les fluctuations quantiques de la lumière. Nous avons également étudié les effets parasites dûs aux faisceaux de refroidissement des atomes et mesuré la fonction de Wigner, qui décrit l’ensemble des propriétés quantiques du faisceau laser après son interaction avec les atomes.

Quelques références

    • A. Lambrecht, T. Coudreau, A.M. Steinberg, E. Giacobino, "Squeezing with cold atoms", Europhys. Lett. 36, 93 (1996)
    • A. Z. Khoury, T. Coudreau, C. Fabre, E. Giacobino, "Squeezing with three level atoms", Phys. Rev. A 57, 4770 (1998)
    • T. Coudreau, L. Vernac, A.Z. Khoury, G. Breitenbach, E. Giacobino, "Quantum tomography of a laser beam interacting with cold atoms", Europhys. Lett. 46, 722 (1999)

Activités d’enseignement

Je participe à plusieurs enseignements de la licence au master.

Méthodologie et outils mathématiques pour la physique

J’enseigne actuellement la méthodologie au premier semestre de L1. Cet enseignement, sous forme de cours—TD, vise à donner aux étudiants les outils mathématiques de la physique ainsi qu’à les former à la résolution de problème.

Physique contemporaine

La physique contemporaine est explorée de manière expérimentale par les étudiants qui ont l’occasion de travailler de manière expérimentale sur des phénomènes aussi variés que la morphogenèse, le mouvement brownien, la détection de particules ou l’effet photoélectrique.

Intrication quantique

Dans le cadre du master « Optique, matière et plasmas », je participe avec Pérola Milman à un enseignement d’option sur l’intrication quantique.

L’intrication et ses applications ont connus depuis une trentaine d’années des développements spectaculaires. Initialement limitée à des questions fondamentales d’interprétation de la mécanique quantique, toujours d’actualité, l’intrication est également devenue une ressource à la disposition des physiciens. Nous présentons les concepts comme les mises en œuvres expérimentales et les applications de l’intrication.


Activités collectives

Les tâches collectives représentent une partie importante de l’activité des enseignants chercheurs tant pour l’organisation de la recherche, que des enseignements, que de la vie universitaire en général. J’ai eu l’occasion de participer à ces différents aspects.

Activités actuelles

Collège des Ecoles Doctorales de Sorbonne Paris Cité

Après avoir participé à sa création en tant que chef de projet, je dirige maintenant le Collège des Ecoles Doctorales de Sorbonne Paris Cité. ->http://www.uspc.fr/doctorat]

Activités passées

Conseils de l’université

De janvier 2002 à janvier 2006, j’ai été membre du Conseil des Études et de la Vie Universitaire (CEVU) de l’Université Paris VII. Cette instance étudie toutes les questions liées à l’enseignement ainsi qu’à la vie étudiante. Dans ce cadre, j’ai participé aux travaux
de la Commission des Moyens : cette commission travaille sur les questions financières dans les enseignements (répartition des crédits d’équipements, de fonctionnement, d’heures complémentaires) mais aussi au niveau de l’université (préparation du budget, Décisions Budgétaires Modificatives). Plus d’informations

J’ai également été à plusieurs reprises membre élu, invité ou de droit des différents conseils de l’UFR de Physique.

Commission d’architecture

Entre 2001 et 2007, j’ai participé à l’étude de l’installation de l’UFR de Physique de Paris VII sur le nouveau campus de la ZAC Tolbiac. D’abord limité aux questions d’architecture, notre travail a porté sur les questions pratiques de l’installation qui a eu lieu au dernier
trimestre 2006. J’étais responsable de l’installation de l’enseignement pour l’UFR de Physique. Plus d’informations

Commissions de spécialistes

Les commissions de spécialistes sont chargées du recrutement et des promotions des
enseignants chercheurs. J’ai été membre titulaire de la 29ème section à l’Université Paris VII, de la 29-30 du Conservatoire National des Arts et Métiers et de la 29-30 de l’Université Paris XIII - Villetaneuse.

Paris Rive Gauche

De mai 2007 à mai 2008, j’ai été conseiller du président de l’Université pour l’aménagement de l’université : j’ai animé le comité de pilotage Paris Rive Gauche. Le but de ce comité de pilotage était de proposer une implantation sur le nouveau site de l’université pour les composantes qui ne s’y trouvent pas encore.

Centre de Formation des Doctorants à l’Insertion Professionnelle

En 2009, j’ai participé à la création de cette structure dont j’ai assuré la direction jusqu’en septembre 2013. Depuis sa création, le CFDIP a organisé, pour plus d’un millier de doctorants, plusieurs centaines de sessions de formations. Ces dernières permettent aux doctorants de mieux réaliser leurs missions au cours de leur doctorat mais également d’acquérir les outils transversaux utiles à la poursuite de leur carrière professionnelle, que ce soit dans le monde académique ou à l’extérieur de celui-ci. Plus d’informations

Ecole Doctorale Matière Condensée et Interfaces

De 2008 à 2014, j’ai dirigé l’école doctorale Matière Condensée et Interfaces. Cette école doctorale couvrait un large éventail de thématiques (macro - vivo, nano quantique et interface physique - biologie).

Cette école doctorale a fusionné en janvier 2014 avec les écoles doctorales 107 - Physique de la Région Parisienne et 389 - La Physique de la Particule à la Matière Condensée pour former l’école doctorale Physique en Île de France. Plus d’informations