Abstract :
[en] In quantum physics, several concepts have been developed to capture the distinctive
characteristics of quantum states that have no classical equivalent. Among the most
important are non-locality, entanglement and non-classicality, the latter generally identi-
fied with the negativity of quasi-probability distributions in phase space. More recently,
the idea of anticoherence, defined by the isotropy of spin states resulting from quantum
superpositions, has emerged as another distinctive feature of quantum states.
Although these different forms of “quantumness” are becoming increasingly central to
the understanding and development of quantum foundations and quantum technologies,
and are becoming experimentally accessible, their fundamental nature and interconnec-
tions are still only partially understood. The aim of this thesis is two-fold. First, we study
and characterise the quantum nature of spin states through entanglement, non-classicality
and anticoherence, with a particular focus on the relationships between these concepts.
Second, we propose and analyse experimental protocols for estimating the entanglement
of multiqubit states and for generating maximally entangled anticoherent states, thereby
paving the way for their use in future quantum applications.
[fr] En physique quantique, plusieurs concepts ont été développés pour saisir les caractéris-
tiques distinctives des états quantiques qui n’ont pas d’équivalent classique. Parmi les
plus importants, on trouve la non-localité, l’intrication et la non-classicité, cette dernière
étant généralement identifiée à la négativité des distributions de quasi-probabilité dans
l’espace des phases. Plus récemment, l’idée d’anticohérence, définie par l’isotropie des
états de spin résultant des superpositions quantiques, est apparue comme une autre car-
actéristique distinctive des états quantiques.
Bien que ces différentes formes de « quanticité » occupent une place de plus en plus
centrale dans la compréhension et le développement des fondements quantiques et des
technologies quantiques, et qu’elles deviennent accessibles expérimentalement, leur na-
ture fondamentale et leurs interconnexions ne sont encore que partiellement comprises.
L’objectif de cette thèse est double. Tout d’abord, nous étudions et caractérisons la na-
ture quantique des états de spin à travers l’intrication, la non-classicité et l’anticohérence,
en mettant particulièrement l’accent sur les relations entre ces concepts. Ensuite, nous
proposons et analysons des protocoles expérimentaux pour estimer l’intrication des états
multiqubits et pour générer des états anticohérents maximallement intriqués, ouvrant
ainsi la voie à leur utilisation dans de futures applications quantiques.
Jury member :
Cerf, Nicolas; ULB - Université Libre de Bruxelles
Vitagliano, Giuseppe; Technische Universität Wien
Życzkowski, Karol; Jagiellonian University - Krakow
