Quantum technologies open doors to outstanding applications, at the same time as they pose many scientific challenges. The promise of intrinsically secure communications relies on the implementation of quantum networks. However, noise in quantum channels sets a limit to both the range and the faithfulness of the communication link. To overcome these difficulties, quantum repeater schemes have been proposed to successfully transmit flying qubits (single photons) over long distances. The aim of this project is to advance towards the implementation of a fully functional quantum memory, a key element of any quantum repeater scheme. To do so, a hot rubidium vapor cell was employed, which takes advantage of electromagnetically induced transparency to perform the light storage process, using, in this case, light from a quantum dot. The novelty of the work resides on the fact that never has light from a quantum dot been stored in such a memory device. These objectives implied improving the transmission efficiency (from 5% to 14%) following numerous steps, as well as finding and characterizing a suitable quantum dot sample. The work in hand presents the numerous accomplishments that have been achieved, which set the realization of a quantum repeater very close to our reach.

Las tecnologías cuánticas abren las puertas a espectaculares aplicaciones, al mismo tiempo que plantean numerosos retos científicos. La promesa de comunicaciones intrínsecamente seguras depende de nuestra capacidad de implementar redes cuánticas. Sin embargo, el ruido en los canales de comunicación cuánticos impone un límite a ambos el rango y la fidelidad del enlace. Para superar estas dificultades, se han propuesto varios posibles diseños de repetidor cuántico, para conseguir el objetivo de transmitir flying qubits (single photons) a lo largo de grandes distancias. La meta de este proyecto es avanzar hacia la implementación de una memoria cuántica completamente funcional, un elemento clave para cualquier esquema de repetidor cuántico. Para ello, se ha utilizado una celda de vapor de rubidio, el cual utiliza el proceso conocido como electromagnetically induced transparency para realizar el almacenamiento de luz que, en este caso, proviene de un quantum dot. Se trata de un trabajo innovador ya que nunca se ha llevado a cabo tal experimento utilizando luz de un quantum dot y tal tipo de memoria cuántica. La realización de estos objetivos ha implicado la mejora de la eficiencia de transmisión (del 5% al 14%) utilizando numerosos pasos, a la vez que la búsqueda y caracterización de una muestra adecuada. Esta memoria presenta los numerosos logros que se han alcanzado, los cuales sitúan la implementación práctica de un repetidor cuántico a nuestro alcance.

Les tecnologies quàntiques obren les portes a espectaculars aplicacions, a la vegada que plantegen nombrosos reptes científics. La promesa de comunicacions intrínsecament segures depèn de la nostra capacitat d'implementar xarxes quàntiques. No obstant això, el soroll en els canals de comunicació quàntics imposa un límit ambdós el rang i la fidelitat de l'enllaç. Per superar aquestes dificultats, s'han proposat diversos possibles dissenys de repetidor quàntic, per aconseguir l'objectiu de transmetre flying qubits (single photons) al llarg de grans distàncies. La meta d'aquest projecte és avançar cap a la implementació d'una memòria quàntica completament funcional, un element clau per a qualsevol esquema de repetidor quàntic. Per a això, s'ha utilitzat una cel·la de vapor de rubidi, el qual utilitza el procés conegut com electromagnetically induced transparency per realitzar l'emmagatzematge de llum que, en aquest cas, prové d'un quantum dot. Es tracta d'un treball innovador ja que mai s'ha dut a terme tal experiment utilitzant llum d'un quantum dot i tal tipus de memòria quàntica. La realització d'aquests objectius ha implicat la millora de l'eficiència de transmissió (del 5% al ??14%) utilitzant nombrosos passos, alhora que la recerca i caracterització d'una mostra adequada. Aquesta memòria presenta els nombrosos èxits que s'han aconseguit, els quals situen la implementació pràctica d'un repetidor quàntic al nostre abast.