Dre Gemma Fernandez Lopez — Secrétaire du conseil

La Dre Gemma Fernández López est physicienne, spécialiste de l’optique quantique des semi-conducteurs et de la spectroscopie de boîtes quantiques individuelles. Elle a effectué ses recherches doctorales à l’ETH Zürich, où elle a étudié la physique optique des états individuels de charge et de spin dans des boîtes quantiques autoassemblées d’InGaAs.

Ses recherches s’inscrivent dans le développement moderne de la diffusion Raman, phénomène de diffusion de la lumière dont la découverte par C. V. Raman a été récompensée par le prix Nobel de physique. S’appuyant sur la physique issue de cette découverte, Fernández López et ses collaborateurs ont démontré une fluorescence Raman entièrement accordable par voie optique à partir d’une boîte quantique chargée d’un seul électron, montrant que des photons Raman pouvaient être générés et accordés dans un système quantique à l’état solide.

Publiée dans Physical Review Letters en 2009, l’expérience utilisait un système Λ de boîte quantique piloté optiquement et démontrait un accord de fréquence des photons Raman sur environ 2.5 GHz. Ces travaux ont contribué au développement de systèmes optiques quantiques contrôlables à l’état solide et aux recherches sur la physique des spins dans les boîtes quantiques, les interfaces spin–photon et les interactions entre spins confinés et leur environnement.

La portée scientifique de ces travaux n’a cessé de croître. La capacité de générer et contrôler des photons individuels, d’interfacer des états quantiques confinés avec la lumière, d’accorder des émetteurs solides et de coupler des boîtes quantiques à des structures nanophotoniques est devenue centrale dans de grands domaines des technologies quantiques modernes. Ces capacités sous-tendent les recherches sur les communications et réseaux quantiques, le calcul quantique photonique, le transfert d’information sécurisé quantiquement et la photonique quantique intégrée à l’état solide. Les recherches de la Dre Fernández López participent au développement expérimental de ce socle technologique : faire évoluer les boîtes quantiques d’objets de spectroscopie vers des interfaces contrôlables entre matière, spin et photons individuels.

Ses travaux sur les spins de boîtes quantiques et les nanocavités de cristaux photoniques ont aussi abordé un problème fondamental de mise à l’échelle des technologies quantiques : comment des états quantiques solides spatialement séparés pourraient communiquer par des modes photoniques contrôlés. Cette orientation est depuis devenue centrale pour les systèmes quantiques distribués et les architectures modulaires de réseaux quantiques.

Au PALA Institute for Spiral Cognition, la Dre Fernández López est secrétaire du conseil. Elle contribue à la gouvernance de l’Institut et apporte son expertise en physique théorique et expérimentale, en reliant des recherches mathématiques et conceptuelles ambitieuses aux exigences d’une science physique expérimentalement vérifiable.

Son parcours apporte à PALA une expérience directe d’un domaine où la physique fondamentale a progressivement donné naissance à des technologies susceptibles de transformer les communications sécurisées, le calcul avancé, les réseaux quantiques et les dispositifs photoniques de nouvelle génération. Cette perspective est particulièrement précieuse pour un institut qui cherche à transformer des architectures mathématiques et théoriques originales en applications réelles mesurables.

Aujourd’hui, la Dre Fernández López conseille le programme scientifique de PALA sur la physique quantique, la méthodologie expérimentale, la détection physique et les technologies émergentes.

Sélection de travaux scientifiques

1. G. Fernandez, T. Volz, R. Desbuquois, A. Badolato et A. Imamoglu, « Optically Tunable Spontaneous Raman Fluorescence from a Single Self-Assembled InGaAs Quantum Dot », Physical Review Letters 103, 087406 (2009).

2. G. Fernandez Lopez, Optical Spectroscopy of a Single Electron and Hole in InGaAs Quantum Dots, thèse de doctorat, ETH Zürich, 2009.

3. A. Imamoğlu, S. Fält, J. Dreiser, G. Fernandez, M. Atatüre, K. Hennessy, A. Badolato et D. Gerace, « Coupling Quantum Dot Spins to a Photonic Crystal Nanocavity », Journal of Applied Physics 101, 081602 (2007).