Les progrès récents en nanoélectronique quantique ont permis la fabrication de circuits permettant de générer, contrôler et caractériser des courants constitués de à un ou quelques électrons. Cette percée a engendré de nouvelles technologies quantiques de détection, telles que le radar quantique à électrons (RQE) présenté dans cette thèse.
Le RQE est un capteur exploitant la sensibilité aux champs électromagnétiques et la cohérence d’électrons uniques pour sonder l'état quantique d'un rayonnement micro-ondes avec une résolution temporelle sub-nanoseconde. Il est conçu comme un interféromètre de Mach-Zehnder (IMZ) dont l'une des branches est couplée au champ à sonder. En traversant l'interféromètre, la fonction d'onde d'un électron est modifiée par le rayonnement. Ce changement est encodé dans les interférences contenues dans le courant électrique moyen sortant de l'IMZ qui permettent de remonter à des informations sur le rayonnement.
Deux chapitres sont consacrés au design du coupleur électromagnétique entre électrons et champ étudié ainsi qu'à la mise en forme des états mono-électroniques injectés. Ces deux éléments déterminent en grande partie le pouvoir de résolution du RQE pour un rayonnement donné. Enfin nous discutons la capacité du RQE à sonder des champs électromagnétiques aux temps courts sur des exemples spécifiques, tel que la mesure du bruit non stationnaire d'un vide quantique comprimé ou la détection de photons uniques. On montre ainsi son potentiel pour résoudre en temps et en fréquence les propriétés d'un rayonnement quantique.
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