En physique quantique, plusieurs concepts ont été développés pour saisir les caractéristiques 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 caractéristique 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 nature 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 nature 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.

 

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 identified 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 interconnections 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.