Triple photons: a challenge in nonlinear and quantum optics

This article is devoted to the generation and the quantum correlations of triple photons, which correspond to the creation of three highly correlated photons from the splitting of a single photon by a phase-matched third-order parametric nonlinear process. These triples constitute a Greenberger–Horne–Zeilinger state of light and are interesting from a fundamental point of view but also for new schemes of quantum cryptography. We give here the classical and quantum descriptions of triple photon generation, we report on the first experimental demonstration of such a generation, and we calculate the Wigner function of three-photon quantum states of light. To cite this article: K. Bencheikh et al., C. R. Physique 8 (2007).

RésuméCet article est consacré à la generation et aux corrélations quantiques des triplets de photons. Il s'agit de la création de trois photons fortement corrélés produits à partir de la scission d'un seul photon par un processus non linéaire paramétrique du troisième ordre à l'accord de phase. Ces triplets constituent un état Greenberger–Horne–Zeilinger de la lumière ; ils sont intéressants non seulement d'un point de vue fondamental mais aussi pour de nouveaux protocoles de cryptographie quantique. Nous donnons ici la description à la fois classique et quantique de la génération de triplets de photons, nous décrivons la première démonstration expérimentale d'une telle génération, et nous calculons la fonction de Wigner des états quantiques à 3 photons. Pour citer cet article : K. Bencheikh et al., C. R. Physique 8 (2007).