Criptografía cuántica con pulsos de múltiples fotones

Antía Lamas Linares, I. Marcikic, Christian Kurtsiefer

Julio Quesada Bellver

El desarrollo de fuentes eficientes emisoras de fotón único plantea un gran reto en el contexto de la comunicación cuántica, en concreto en el entorno de la codificación de la información transmitida (criptografía). Uno de los principios de funcionamiento de los sistemas de criptografía cuántica está centrado en la codificación de la información a transmitir con el menor número posible de fotones (uno en el caso ideal) para minimizar, de este modo, los ataques externos al sistema. Asimismo, se evita el envío de información redundante, ganando en velocidad de transmisión. Asimismo, la longitud de onda de emisión, su ancho espectral, la forma de excitación de la fuente emisora de fotón único, la posibilidad de emisión polarizada y la temperatura de trabajo son factores relevantes que se estudiarán en este informe y que servirán de guía a la hora de clasificar dichas fuentes. En este trabajo se detalla el diseño, fabricación y testeo de un sistema capaz de emitir fotones individuales de forma controlada a una longitud de onda de 1550 nm mediante la excitación de un láser con un sistema electrónico generador de pulsos.

Adán Cabello Quintero

Mónica Agüero

En esta Tesis se realizaron experimentos originales dirigidos a responder preguntas pendientesen el área de la fundamentación de la mecánica cuántica. En particular, se presentael primer estudio experimental de teorías realistas locales no ergódicas que aprovechan elcoincidence-loophole y/o efectos de memoria. En los tests realizados se estudiaron los distintosmecanismos que permiten generar una coincidencia, en los que se sustentan estas teoríaspara reproducir, a través de mecanismos clásicos, las predicciones de la mecánica cuántica. Para la realización de estos tests se emplearon pares de fotones entrelazados en polarización generados por fluorescencia paramétrica y se registraron los tiempos de detección decada fotón (time-stamping). Es importante destacar que en todos los tests las coincidenciasse determinaron una vez finalizado el experimento, variando a voluntad la ventana de coincidencias. En la primera parte de esta Tesis se armó una fuente continua de pares de fotones entrelazadosen polarización y se refutó un modelo de realismo local simple que se sustenta en elcoincidence-loophole. En la segunda parte se empleó una fuente pulsada de fotones correlacionados producidosen forma de pulsos de nanosegundos. Este es el primer experimento realizado con estas características en el ámbito internacional. Para la realización de este experimento se construyó unláser de estado totalmente sólido de Nd:YVO4 triplicado en frecuencia con un diseño originalque emite pulsos con una duración de nanosegundos con una repetición de hasta 100 kHz. Empleando este láser se realizó, además, el primer estudio experimental de las coincidenciasaccidentales en el régimen pulsado usando la técnica de time-stamping. Para efectuar los diferentestests también fue necesario registrar los tiempos de detección de todos los pulsos debombeo, los que permiten establecer el intervalo de tiempo en el que se espera encontrar unpar de fotones. Los resultados obtenidos en esta segunda etapa tampoco mostraron ninguna evidencia delcoincidence-loophole o de efectos relacionados, refutando o, al menos, imponiendo nuevas ymuy severas restricciones, a esta clase de teorías.

María Aurora Molina Vilchis, Ramón Silva‐Ortigoza, Eleazar Bracho Molina

Carlos Manuel López Muñoz