Anexo Mención Especial Premio Másperi 2021

A lo largo de este Trabajo de Diploma, se estudiaron las bases fundacionales de la teoría de la información cuántica, y sus potenciales aplicaciones tecnológicas, como lo es la distribución cuántica de claves para encriptación incondicionalmente segura. En particular, se hizo ´énfasis en los conceptos teóricos de las implementaciones ópticas que utilizan fotones como portadores de la información, en las técnicas experimentales que nos permiten contar con fuentes de fotones individuales, y en el funcionamiento de los elementos ́ópticos con capacidad de manipular el estado cuántico de los mismos. Como trabajo de investigación y desarrollo, se diseñó e implementó un circuito capaz de contar fotones detectados en coincidencia, denominado módulo contador de coincidencias, uno de los componentes fundamentales para experimentos y aplicaciones de información cuántica con fotones. Esto fue implementado en una placa de desarrollo de prototipos FPGA, diseñando además una interfaz gráfica capaz de intercambiar información con la FPGA. El mismo permite el conteo de cuentas individuales de cuatro entradas independientes, al mismo tiempo que es capaz de contar coincidencias múltiples de dos, tres y cuatro fotones, dentro de ventanas temporales variables. Posteriormente, y motivado por su importancia en experimentos de información ́cuántica, se realizó un estudio de los diferentes tipos de generadores de números aleatorios (RNGs) y pseudoaleatorios, comparando las ventajas y desventajas de cada uno. A partir del conocimiento adquirido, se implementó un circuito capaz de generar números pseudoaleatorios en la misma placa FPGA. Finalmente, se realizó un estudio de la estadística de foto-detección de distintos tipos de fuentes de luz, bajo las cuales se analizan resultados propios obtenidos experimentalmente. Así mismo, y utilizando el RNG desarrollado, se programó la placa FPGA para simular tres tipos de fuentes: láser, térmica y de fotones individuales (estados de Fock de un fotón). Con la intención de testear tanto el contador de coincidencias como el RNG implementados, se simuló, para cada una de las fuentes, el experimento de Hanbury-Brown y Twiss sin retardos, y se obtuvo la función de correlación de segundo orden g2(0) que da cuenta de la estadística de la fuente. Se obtuvieron los resultados esperados en el caso de la fuente láser y de la fuente de fotones individuales, pero debido la relación entre el tiempo de coherencia de la fuente y los tiempos de medida, no se observó diferencia apreciable entre la fuente térmica y la láser.

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