Comunicaciones Ópticas: Límite cuántico de la fotodetección

H. M. Moya-Cessa

Juan José Pérez-Insuasti, Víctor Manuel Flores-Andino

Introducción: Las comunicaciones cuánticas representan un avance revolucionario en telecomunicaciones seguras, fundamentándose en principios de mecánica cuántica como superposición, entrelazamiento y el teorema de no-clonación para garantizar seguridad teóricamente inviolable. Objetivo: La fibra óptica emerge como medio de transmisión privilegiado debido a sus características excepcionales de baja atenuación, compatibilidad con infraestructura global existente y capacidad de preservar estados cuánticos delicados a distancias considerables. Este artículo desarrolla una revisión teórica integral de los fundamentos, componentes y arquitecturas que conforman la capa física de las comunicaciones cuánticas mediante fibra óptica. Metodología: La metodología empleada corresponde a una investigación de nivel descriptivo con enfoque analítico-sintético, implementada mediante revisión bibliográfica no sistemática de literatura científica especializada publicada principalmente durante el periodo reciente, priorizando fuentes de alta calidad en bases de datos reconocidas. Resultados: Los resultados caracterizan exhaustivamente fuentes cuánticas de variable discreta y continua, fibras ópticas especializadas multinúcleo y multimodo, detectores de fotón único basados en tecnologías superconductoras y semiconductoras, protocolos fundamentales de distribución cuántica de claves incluyendo sistemas adaptativos con inteligencia artificial, técnicas de modulación y codificación de alta dimensionalidad, y arquitecturas de redes cuánticas operativas metropolitanas y satelitales. Conclusión: Se concluye que los componentes tecnológicos esenciales han alcanzado niveles de madurez suficientes para implementaciones prácticas, evidenciado por demostraciones exitosas de coexistencia cuántico-clásica en fibra y redes operativas multiusuario. No obstante, persisten desafíos críticos en escalabilidad, desarrollo de repetidores funcionales, sincronización ultraestable de nodos distribuidos y transición hacia arquitecturas híbridas fibra-satélite necesarias para materializar el Internet cuántico global. Área de estudio general: Comunicaciones. Área de estudio específica: Comunicaciones Cuánticas.

Joel Santos Aguilar, Arturo Arvizu‐Mondragón, Josué Aarón López-Leyva

Los sistemas de comunicación óptica clásicos en espacio libre han sido ampliamente estudiados en contraste con los sistemas cuánticos, los cuales hasta fechas relativamente recientes han ido adquiriendo gran interés para aplicaciones satelitales y distribución de llave cuántica. El adecuado diseño de los elementos que recolectan la luz en el receptor es crítico para un buen desempeño. Así, el objetivo principal del presente trabajo es presentar una metodología de diseño de antenas ópticas empleadas en comunicación cuántica. Se muestra la factibilidad y utilidad de la teoría paraxial para este diseño, permitiendo el empleo de componentes ópticos, tales como telescopios astronómicos usados en esquemas clásicos convencionales. Con la ayuda de herramientas de simulación, diseñamos una antena óptica para 1550 nm, empleando un telescopio tipo Cassegrain, y realizamos una prueba de concepto en laboratorio siendo capaces de captar tres fotones por bit validando la metodología sugerida.

Pousaz, Lionel

José de la Herrán

Crisman Martínez Barrera

Este artículo describe en una primera parte la historia de las comunicaciones ópticas, en segundo lugar el concepto de luz, en la tercera parte encontramos el láser que es una emisión estimulada de la Luz, posteriormente encontramos el sistema general de comunicaciones ópticas, además se incorporó la temática de comunicaciones cuánticas y finalmente encontramos el primer protocolo de intercambio de claves utilizando comunicaciones este tipo de comunicaciones.