Sistema Integral de Gestión de Información del ICN
 
21-11-2024
Sistema Integral de Gestión de Información del ICN

Directorio Académico

 
Investigador
Foto
 U'Ren Cortés, Alfred Barry
U'Ren Cortés, Alfred Barry
Departamento o Unidad: Departamento de Estructura de la Materia
Cargo o puesto: Investigador
Teléfono: (55)56224681
Email institucional:
Estudios: Doctorado, University of Rochester
ORCID: 0000-0002-4963-9388
Resumen curricular

Investigador del Departamento de Estructura de la Materia desde 2008, responsable del Laboratorio de Óptica Cuántica y actual director del ICN desde septiembre del 2024.

Físico egresado de la Universidad Autónoma Metropolitana y doctor en Óptica por la Universidad de Rochester. Ha colaborado en la Universidad de Oxford y la División de Física Aplicada del Centro de Investigación Científica y Educación Superior de Ensenada (CICESE). Publica artículos en revistas arbitradas, presenta sus trabajos de investigación en eventos nacionales e internacionales. Es docente y ha graduado a estudiantes de licenciatura y de posgrado en el área de Física. Es responsable técnico de proyectos DGAPA y CONACyT relacionados con las fuentes avanzadas de luz no clásica basadas en fibras ópticas, red de tecnologías cuánticas y generación, manipulación y aprovechamiento de luz no clásica mediante técnicas avanzadas de fibra óptica.

Ganador de la Cátedra Marcos Moshinsky en el área de física, y el Premio de Investigación en Ciencias Exactas de la Academia Mexicana de Ciencias.

Materias que imparte
  • Introducción a la Óptica Cuántica (Licenciatura)
  • Laboratorio Avanzado (Maestría)
  • Temas Selectos de Instrumentación: Laboratorio de Fotónica (Posgrado)
  • Introducción a la Óptica Cuántica (Licenciatura)
  • Laboratorio Avanzado (Maestría)
  • Seminario de Investigación I (Maestría)
  • Seminario de Investigación II (Maestría)
  • Temas Selectos de Óptica Cuántica II (Maestría)
Líneas de investigación
Óptica cuántica, Óptica no lineal
Premios, reconocimientos y distinciones
  • Premio (Division de Fisica Atomica y Molecular, Sociedad Mexicana de Fisica 2021)
  • Cátedra (Fundacion Marcos Moshinksy 2013)
  • Premio de Investigación en el área de Ciencias Exactas (Academia Mexicana de Ciencias 2013)
  • Reconocimiento Distinción Universidad Nacional para Jóvenes Académicos (Universidad Nacional Autónoma de México 2012)
  • Premio UNAM para Jóvenes Académicos (unam 2012)
Proyectos
Título del proyecto Institución que financia Cobertura
Generación de luz clásica en fibras ópticasPAPIITInstitucional
Optimization of photon pair sources for quantum information processing applications.MixtoInternacional
Generación de luz no clásica con propiedades acondicionadas de enredamiento cuánticoDGAPAInstitucional
Fuentes avanzadas de luz no clásica basadas en fibras ópticasDGAPAInstitucional
Técnicas avanzadas de detección espacio temporal de luz en los regímenes clásico y cuánticoCONAHCyTInstitucional
Red de tecnologías cuánticasCONAHCyTInstitucional
Red de Tecnologias CuanticasCONAHCyTNacional
Spatio-temporal engineering of photon pairs generated through spontaneous four wave mixing in optical fibersMixtoInternacional
Generación, manipulación, y aprovechamiento de luz no clásica mediante técnicas avanzadas de fibras ópticaCONAHCyTInstitucional
Red Tematica de Teconologías CuánticasCONAHCyTInstitucional
Spatio-temporal engineering of photon pairs generated through spontaneous four wave mixing in optical fibersMixtoInternacional
Experimentos en óptica cuántica mediante tecnologías de fibras ópticasDGAPANacional
Ciencia de Frontera basada en el grado de libertad espacial de parejas de fotones enredadosCONAHCyTNacional
Aplicaciones avanzadas para fuentes de parejas de fotonesPAPIITNacional
Optical Analogs of Hawking Radiation in the Quantum RegimeMixtoInternacional
Tomografía de Coherencia Óptica CuánticaMixtoNacional
Selección de publicaciones
Estudiantes y postdocs
Postdoctorado

Nombre Actividades
Garay Palmett, KarinaActividades: Las actividades académicas desarrolladas durante el año 2012 estuvieron enfocadas al estudio sobre las propiedades de enredamiento cuántico en fuentes de luz generadas por procesos no-lineales en medios como fibras ópticas y cristales. Esto con el propósito de proponer diseños de fuentes acondicionadas para su implementación en el laboratorio de óptica cuántica del ICN. En el caso de fuentes basadas en fibras ópticas, ya se ha iniciado la demostración experimental del proceso de mezclado de cuatro ondas espontáneo (SFWM), y debido a que se cuenta con un dispositivo que permite manipular las propiedades de fibras ópticas, ya estamos en condiciones de extender nuestros estudios teóricos del proceso y proceder a la implementación de fuentes especiales con aplicaciones en información cuántica. En el 2012 • Desarrollé un cálculo del estado de dos fotones y el flujo emitido del proceso SFWM en tapers de fibra óptica, lo nos permitirá identificar nuevas propiedades y explorar distintas configuraciones que puedan ser demostradas experimentalmente. • Junto con mi estudiante de licenciatura, Jorge Monroy Ruz, hemos estudiado el proceso SFWM en una configuración de campos contra-propagantes. El análisis teórico nos ha permitido mostrar que bajo esta configuración es posible obtener estados de dos fotones libres de correlación, los cuales constituyen un recurso fundamental para la implementación de cómputo cuántico con óptica lineal. En el presente ya contamos con un diseño específico, el cual será implementado en los próximos meses en el laboratorio dirigido por el Dr. Alfred U´Ren. • Ahondé en el estudio del proceso de SFWM no-degenerado cuando los pulsos de bombeos experimentan un pre-corrimiento temporal de sus frecuencias y se retrasan uno con respecto al otro. Este esquema nos permitirá contar con una fuente de parejas de fotones sintonizable tanto en espectro como en su grado de correlación espectral. • He iniciado estudios sobre el proceso de generación de parejas y tripletes de fotones en fibras ópticas multimodales, en las cuales será posible generar estados enredados en momento angular orbital. De otra parte, en el año 2012 • El estudiante Jorge Monroy Ruz de la Licenciatura en Física de la Facultad de Ciencias, inició su servicio social bajo mi tutoría, realizando trabajo de apoyo a la investigación sobre las propiedades de dispersión en fibras ópticas. El estudiante Monroy mostró un significativo interés en nuestras investigaciones por lo cual, paralelo a las actividades propias de su servicio social, inició su trabajo de tesis bajo mi asesoría, estudiando el proceso de mezclado de cuatro ondas contra-propagante. • Publicamos un artículo en Laser Physics, en el cual se reporta un estudio sobre el proceso SFWM en una cavidad óptica, esquema que permite la generación de parejas de fotones con un espectro de ancho de banda del orden de MHz. • Participé en la V Reunión de la División de Información Cuántica de la SMF en la modalidad de presentación oral. • Fui invitada para impartir una ponencia en la Reunión de Ingenierías y Física de la Universidad de Guanajuato RIyFUG. • Participé en el Programa Domingos en la Ciencia, de la Academia Mexicana de Ciencias, impartiendo una ponencia de divulgación en el Cobach en Valle de las Palmas, Baja California.
Ramírez Alarcón, Roberto En el presente proyecto se busca la emisión de parejas de fotones por fuentes basadas en fibra óptica con propiedades optimizadas para aplicaciones de procesamiento y transmisión de información cuántica. El proyecto pretende aprovechar la amplia experiencia en modelación teórica de este tipo de fuentes del grupo de óptica cuántica del Dr. U’Ren, junto con la infraestructura experimental muy considerable ya existente en el laboratorio también a cargo del Dr. U’Ren. Este proyecto pretende situar al laboratorio de óptica cuántica del ICN-UNAM en la vanguardia internacional en el diseño, implementación experimental y caracterización de fuentes de parejas de fotones basadas en fibra óptica con características particulares de enredamiento espectral y de modos transversales. Tomando en cuenta que el Dr. Roberto Ramírez Alarcón posee una muy considerable experiencia adquirida durante su doctorado en los temas de esta propuesta, las posibilidades de éxito de la misma son muy elevadas. OBJETIVOS Y METAS : Objetivo general: La implementación experimental, tomando como base la investigación teórica previa del grupo de óptica cuántica del Dr. Alfred U’Ren, de fuentes de parejas de fotones en fibra óptica mediante el proceso de mezclado de cuatro ondas espontáneo (MCOE). Objetivos específicos: 1) Implementación experimental de fuentes MCOE con control de las longitudes de onda de emisión así como del ancho de banda de emisión mediante la utilización de fibras estrechadas, manteniendo control sobre la forma funcional de las transiciones de la zona no estirada a la zona estirada. 2) Perfeccionamiento de fuentes MCOE aprovechando múltiples modos transversales en la fibra óptica que constituye el medio no lineal, para la generación de parejas de fotones con enredamiento espacial discreto en tales modos transversales. 3) Implementación experimental de fuentes MCOE aprovechando una geometría contra-propagante de los bombeos y de los fotones emitidos, exhibiendo factorabilidad espectral. AVANCES Y/O ANTECEDENTES : El desarrollo de fuentes de luz no-clásica, es decir aquellas que no pueden describirse mediante la física clásica, constituye un área de investigación de gran interés actual por sus posibles repercusiones revolucionarias para el procesamiento y transmisión de información. Tradicionalmente, se ha utilizado la conversión paramétrica descendente en cristales no lineales de segundo orden para generar parejas de fotones. Desde hace poco más de una década ha surgido el mezclado de cuatro ondas espontáneo (MCOE) en fibras ópticas como una alternativa con algunas ventajas significativas, e.g.: i) la posibilidad de una mayor longitud de interacción y por lo tanto una mayor tasa de emisión y ii) la mayor facilidad de integración a redes de fibra óptica existentes. El grupo de óptica cuántica del ICN-UNAM a cargo del Dr. U’Ren ha sido pionero en el estudio teórico de las propiedades espectrales y espaciales de las parejas de fotones emitidas por MCOE. Además, desde hace un año se ha construido en el laboratorio a cargo del Dr. U’Ren una infraestructura muy considerable para la generación de parejas de fotones en fibra óptica mediante MCOE. Actualmente, en el laboratorio se cuenta con una fuente MCOE en estatus operacional, basada en fibra bi-refringente en la cual se emiten parejas de fotones enredados en los modos transversales de la fibra óptica. Además, se cuenta con un estirador de fibra para la fabricación de fibras estrechadas de alta calidad, con diámetros finales del orden de una micra. El control efectivo del diámetro de las fibras ópticas utilizadas nos permite controlar las características de las parejas de fotones emitidas, incluyendo las longitudes de onda y ancho de banda de emisión, así como el grado de enredamiento. La infraestructura experimental existente, junto con la teoría de fuentes MCOE y simulaciones numéricas desarrolladas previamente, permiten la exploración del muy considerable espacio de parámetros disponible para la generación de parejas de fotones en fibra óptica. JUSTIFICACIÓN : Para México, y para los posgrados Mexicanos es vital participar activamente en áreas de investigación de frontera y de gran interés actual. En particular, es vital que nuestro país fortalezca su infraestructura para la realización de investigación de primer nivel, en temas de ciencia experimental y aplicada. La ciencia experimental y aplicada puede convertirse en un importante motor para el desarrollo económico, ya que puede repercutir en la formación de nuevas empresas tecnológicas y la creación de empleo de alto nivel. El procesamiento y transmisión de información cuántica, área en la que se centra esta propuesta, podría convertirse en un importante catalizador de cambio tecnológico. El presente proyecto pretende generar conocimiento científico original que derive en artículos en revistas de prestigio, en tesis de licenciatura y posgrado, y en presentaciones en conferencias. Así mismo, se buscará la tramitación de patentes y posibilidades de vinculación con el sector productivo. METODOLOGÍA : El presente proyecto se basa en el proceso de mezclado de cuatro ondas espontáneo (MCOE) en fibras ópticas. Se trata de un proceso no lineal espontáneo que ocurre en medios con una susceptibilidad no lineal de tercer orden en el cual dos fotones de bombeo se aniquilan para generar una pareja de fotones. Durante los últimos seis años, el grupo de óptica cuántica del Dr. U’Ren ha estudiado ampliamente este proceso mediante trabajo teórico. Además, desde hace un año se ha desarrollado en el laboratorio de óptica cuántica en el ICN-UNAM, también a cargo del Dr. U’Ren, una infraestructura experimental considerable para la generación de parejas de fotones en fibra óptica mediante MCOE. La presente propuesta busca aprovechar la experiencia teórica previa y la infraestructura experimental existente para la obtención de resultados científicos originales de potencial gran impacto. En particular, buscamos la generación de parejas de fotones con propiedades optimizadas de enredamiento. 1)Actividad: Diseño experimento estirado Fecha inicio: Enero 2014 Fecha fin: Febrero 2014 Productos esperados: Análisis y diseño de todos los elementos necesarios para implementar el experimento. Impacto en posgrado: Colaboración con estudiantes de maestría y doctorado del PCF fortaleciendo su formación académica. 2)Actividad: Desarrollo experimento estirado Fecha inicio: Febrero 2014 Fecha fin: Junio 2014 Productos esperados: Resultados de investigación suficientes para la publicación de uno o dos artículos en revista arbitrada. Impacto en posgrado: Colaboración con estudiantes de maestría y doctorado del PCF fortaleciendo su formación académica. 3)Actividad: Diseño experimento contra-propagante Fecha inicio: Marzo 2014 Fecha fin: Abril 2014 Productos esperados: Análisis y diseño de todos los elementos necesarios para implementar el experimento. Impacto en posgrado: Colaboración con estudiantes de maestría y doctorado del PCF fortaleciendo su formación académica. 4)Actividad: Desarrollo experimento contra-propagante Fecha inicio: Abril 2014 Fecha fin: Agosto 2014 Productos esperados: Resultados de investigación suficientes para la publicación de uno o dos artículos en revista arbitrada. Impacto en posgrado: Colaboración con estudiantes de maestría y doctorado del PCF fortaleciendo su formación académica. 5)Actividad: Diseño experimento modo espacial Fecha inicio: Julio 2014 Fecha fin: Agosto 2014 Productos esperados: Análisis y diseño de todos los elementos necesarios para implementar el experimento. Impacto en posgrado: Colaboración con estudiantes de maestría y doctorado del PCF fortaleciendo su formación académica. 6)Actividad: Desarrollo experimento modo espacial Fecha inicio: Agosto 2014 Fecha fin: Diciembre 2014 Productos esperados: Resultados de investigación suficientes para la publicación de uno o dos artículos en revista arbitrada. Impacto en posgrado: Colaboración con estudiantes de maestría y doctorado del PCF fortaleciendo su formación académica. 7)Actividad: Asistencia a la VII reunión de la DICU Fecha inicio: Abril 2014 Fecha fin: Abril 2014 Productos esperados: Asistencia y participación oral ó poster de resultados obtenidos a la fecha. Impacto en posgrado: Fortalecer la presencia del PCF en eventos nacionales con la presentación de investigación competitiva. 8)Actividad: Asistencia al CLEO 2014 Fecha inicio: Junio 2014 Fecha fin: Junio 2014 Productos esperados: Asistencia y participación oral ó poster de resultados obtenidos a la fecha. Impacto en posgrado: Fortalecer la presencia del PCF en uno de los congresos internacionales más importantes del mundo. 9)Actividad: Asistencia al FiO 2014 Fecha inicio: Octubre 2014 Fecha fin: Octubre 2014 Productos esperados: Asistencia y participación oral ó poster de resultados obtenidos a la fecha. Impacto en posgrado: Fortalecer la presencia del PCF en uno de los congresos internacionales más importantes del mundo. 10)Actividad: Presentaciones en reuniones de grupo Fecha inicio: Enero 2014 Fecha fin: Diciembre 2014 Productos esperados: Participación en los seminarios de investigación del grupo. Impacto en posgrado: Apoyo a la formación de los estudiantes del PCF con la presentación de proyectos y artículos de investigación. 11)Actividad: Curso de posgrado. Fecha inicio: Agosto 2014 Fecha fin: Diciembre 2014 Productos esperados: Ser profesor de algún curso optativo de posgrado relacionado con la óptica cuántica experimental. Impacto en posgrado: Apoyo a la formación de los estudiantes del PCF en técnicas experimentales de óptica cuántica.
Villanueva Fierro, IgnacioCapacitación en la técnica de alineación de láseres para montar el proceso de mezclado de cuatro ondas y aplicarlo en la determinación analítica de compuestos orgánicos
Wiechers Medina, Carlos HermanLas fuentes de luz no clásicas y los sistemas de detección, que trabajan rango de unos cuántos fotones en promedio, son pilares fundamentales en el desarrollo de aplicaciones en sistemas de Información Cuántica: compuertas cuánticas, procesamiento de estados cuánticos, criptografía cuántica, etc. Por este motivo se planea realizar un estudio de fuentes de luz usando un bombeo con modo espacial transversal, mayor al modo fundamental (en este caso del tipo Hermite-Gauss tipo TEM10 y TEM01), lo cual permitirá general correlaciones en grados de libertad adicionales. También se desarrollaran algoritmos de discriminación señal-ruido en un sistema de detección que use dos detectores de un solo fotón (con la tecnología de fotodiodos de avalancha de InP/InGaAs) para estudiar correlaciones de manera directa en las fuentes de parejas de fotones. Este tipo de detectores se usan en el rango IR de Telecomunicaciones (1000 -1600 nm), pero presentan un alto ruido, debido al efecto llamado “after-pu lsing”. Esto ocurre principalmente cuando son operado en modo pulsado en el rango de MHz. Este tipo de ruido se autopropaga, la manera habitual de reducirlo es introduciendo tiempo de espera, reduciendo la frecuencia de operación efectiva. La función del algoritmo que se desarrollará, permitirá evitar la introducción de ese tiempo de espera. Una de las aplicaciones de las fuentes de luz a nivel cuántico y de este tipo de detectores de un solo fotón son los generadores cuánticos de números aleatorios. Estos al ser generados en un sistema cuántico, cuya naturaleza es puramente probabilista, presentan una calidad entrópica muy elevada. Estos generadores cuánticos de números aleatorios se pueden desarrollar usando una fuente de luz coherente altamente atenuada y un detector de un solo fotón (tecnología fotodiodos de avalancha de Si), los cuales pueden ser operados en forma continua. Se ha estado estudiando que al cambiar parámetros de la fuente de luz se puede optimizar la taza de gener ación de números aleatorios que se puede extraer de l?as detecciones directas, se estudiarán los parámetros óptimos que permitan una generación máxima de números aleatorios. PALABRAS CLAVES Detectores de un solo fotón, estados entrelazados de parejas de fotones, generador cuántico de números aleatorios OBJETIVOS Y METAS Estudiar las correlaciones clásicas y cuánticas en una fuente de pareja de fotones generadas en un cristal no-lineal (a-borato de bario) usando un haz de bombeo con modos tipo TEM10 y TEM01. Como objetivo complementario se desarrollará la fuente de luz de de dichos modos en una cavidad óptica resonante. Desarrollar un algoritmo de discriminación de detecciones de luz y ruido en sistema de detección de coincidencias, usando dos detectores de un solo fotón. El cual funciona directamente sobre la secuencia de eventos, que se utiliza en para medir correlaciones directas. Estudiar el rango de optimización de generación de números aleatorios tipo cuántico en un sistema basado en detectores de un solo fotón y una fuente de luz láser continuo altamente atenuado. Participación en la formación de recuro humanos impartiendo curos de mi especialidad.
Garay Palmett, KarinaActividades: Las actividades académicas desarrolladas durante el año 2012 estuvieron enfocadas al estudio sobre las propiedades de enredamiento cuántico en fuentes de luz generadas por procesos no-lineales en medios como fibras ópticas y cristales. Esto con el propósito de proponer diseños de fuentes acondicionadas para su implementación en el laboratorio de óptica cuántica del ICN. En el caso de fuentes basadas en fibras ópticas, ya se ha iniciado la demostración experimental del proceso de mezclado de cuatro ondas espontáneo (SFWM), y debido a que se cuenta con un dispositivo que permite manipular las propiedades de fibras ópticas, ya estamos en condiciones de extender nuestros estudios teóricos del proceso y proceder a la implementación de fuentes especiales con aplicaciones en información cuántica. En el 2012 • Desarrollé un cálculo del estado de dos fotones y el flujo emitido del proceso SFWM en tapers de fibra óptica, lo nos permitirá identificar nuevas propiedades y explorar distintas configuraciones que puedan ser demostradas experimentalmente. • Junto con mi estudiante de licenciatura, Jorge Monroy Ruz, hemos estudiado el proceso SFWM en una configuración de campos contra-propagantes. El análisis teórico nos ha permitido mostrar que bajo esta configuración es posible obtener estados de dos fotones libres de correlación, los cuales constituyen un recurso fundamental para la implementación de cómputo cuántico con óptica lineal. En el presente ya contamos con un diseño específico, el cual será implementado en los próximos meses en el laboratorio dirigido por el Dr. Alfred U´Ren. • Ahondé en el estudio del proceso de SFWM no-degenerado cuando los pulsos de bombeos experimentan un pre-corrimiento temporal de sus frecuencias y se retrasan uno con respecto al otro. Este esquema nos permitirá contar con una fuente de parejas de fotones sintonizable tanto en espectro como en su grado de correlación espectral. • He iniciado estudios sobre el proceso de generación de parejas y tripletes de fotones en fibras ópticas multimodales, en las cuales será posible generar estados enredados en momento angular orbital. De otra parte, en el año 2012 • El estudiante Jorge Monroy Ruz de la Licenciatura en Física de la Facultad de Ciencias, inició su servicio social bajo mi tutoría, realizando trabajo de apoyo a la investigación sobre las propiedades de dispersión en fibras ópticas. El estudiante Monroy mostró un significativo interés en nuestras investigaciones por lo cual, paralelo a las actividades propias de su servicio social, inició su trabajo de tesis bajo mi asesoría, estudiando el proceso de mezclado de cuatro ondas contra-propagante. • Publicamos un artículo en Laser Physics, en el cual se reporta un estudio sobre el proceso SFWM en una cavidad óptica, esquema que permite la generación de parejas de fotones con un espectro de ancho de banda del orden de MHz. • Participé en la V Reunión de la División de Información Cuántica de la SMF en la modalidad de presentación oral. • Fui invitada para impartir una ponencia en la Reunión de Ingenierías y Física de la Universidad de Guanajuato RIyFUG. • Participé en el Programa Domingos en la Ciencia, de la Academia Mexicana de Ciencias, impartiendo una ponencia de divulgación en el Cobach en Valle de las Palmas, Baja California.
Ramírez Alarcón, Roberto En el presente proyecto se busca la emisión de parejas de fotones por fuentes basadas en fibra óptica con propiedades optimizadas para aplicaciones de procesamiento y transmisión de información cuántica. El proyecto pretende aprovechar la amplia experiencia en modelación teórica de este tipo de fuentes del grupo de óptica cuántica del Dr. U’Ren, junto con la infraestructura experimental muy considerable ya existente en el laboratorio también a cargo del Dr. U’Ren. Este proyecto pretende situar al laboratorio de óptica cuántica del ICN-UNAM en la vanguardia internacional en el diseño, implementación experimental y caracterización de fuentes de parejas de fotones basadas en fibra óptica con características particulares de enredamiento espectral y de modos transversales. Tomando en cuenta que el Dr. Roberto Ramírez Alarcón posee una muy considerable experiencia adquirida durante su doctorado en los temas de esta propuesta, las posibilidades de éxito de la misma son muy elevadas. OBJETIVOS Y METAS : Objetivo general: La implementación experimental, tomando como base la investigación teórica previa del grupo de óptica cuántica del Dr. Alfred U’Ren, de fuentes de parejas de fotones en fibra óptica mediante el proceso de mezclado de cuatro ondas espontáneo (MCOE). Objetivos específicos: 1) Implementación experimental de fuentes MCOE con control de las longitudes de onda de emisión así como del ancho de banda de emisión mediante la utilización de fibras estrechadas, manteniendo control sobre la forma funcional de las transiciones de la zona no estirada a la zona estirada. 2) Perfeccionamiento de fuentes MCOE aprovechando múltiples modos transversales en la fibra óptica que constituye el medio no lineal, para la generación de parejas de fotones con enredamiento espacial discreto en tales modos transversales. 3) Implementación experimental de fuentes MCOE aprovechando una geometría contra-propagante de los bombeos y de los fotones emitidos, exhibiendo factorabilidad espectral. AVANCES Y/O ANTECEDENTES : El desarrollo de fuentes de luz no-clásica, es decir aquellas que no pueden describirse mediante la física clásica, constituye un área de investigación de gran interés actual por sus posibles repercusiones revolucionarias para el procesamiento y transmisión de información. Tradicionalmente, se ha utilizado la conversión paramétrica descendente en cristales no lineales de segundo orden para generar parejas de fotones. Desde hace poco más de una década ha surgido el mezclado de cuatro ondas espontáneo (MCOE) en fibras ópticas como una alternativa con algunas ventajas significativas, e.g.: i) la posibilidad de una mayor longitud de interacción y por lo tanto una mayor tasa de emisión y ii) la mayor facilidad de integración a redes de fibra óptica existentes. El grupo de óptica cuántica del ICN-UNAM a cargo del Dr. U’Ren ha sido pionero en el estudio teórico de las propiedades espectrales y espaciales de las parejas de fotones emitidas por MCOE. Además, desde hace un año se ha construido en el laboratorio a cargo del Dr. U’Ren una infraestructura muy considerable para la generación de parejas de fotones en fibra óptica mediante MCOE. Actualmente, en el laboratorio se cuenta con una fuente MCOE en estatus operacional, basada en fibra bi-refringente en la cual se emiten parejas de fotones enredados en los modos transversales de la fibra óptica. Además, se cuenta con un estirador de fibra para la fabricación de fibras estrechadas de alta calidad, con diámetros finales del orden de una micra. El control efectivo del diámetro de las fibras ópticas utilizadas nos permite controlar las características de las parejas de fotones emitidas, incluyendo las longitudes de onda y ancho de banda de emisión, así como el grado de enredamiento. La infraestructura experimental existente, junto con la teoría de fuentes MCOE y simulaciones numéricas desarrolladas previamente, permiten la exploración del muy considerable espacio de parámetros disponible para la generación de parejas de fotones en fibra óptica. JUSTIFICACIÓN : Para México, y para los posgrados Mexicanos es vital participar activamente en áreas de investigación de frontera y de gran interés actual. En particular, es vital que nuestro país fortalezca su infraestructura para la realización de investigación de primer nivel, en temas de ciencia experimental y aplicada. La ciencia experimental y aplicada puede convertirse en un importante motor para el desarrollo económico, ya que puede repercutir en la formación de nuevas empresas tecnológicas y la creación de empleo de alto nivel. El procesamiento y transmisión de información cuántica, área en la que se centra esta propuesta, podría convertirse en un importante catalizador de cambio tecnológico. El presente proyecto pretende generar conocimiento científico original que derive en artículos en revistas de prestigio, en tesis de licenciatura y posgrado, y en presentaciones en conferencias. Así mismo, se buscará la tramitación de patentes y posibilidades de vinculación con el sector productivo. METODOLOGÍA : El presente proyecto se basa en el proceso de mezclado de cuatro ondas espontáneo (MCOE) en fibras ópticas. Se trata de un proceso no lineal espontáneo que ocurre en medios con una susceptibilidad no lineal de tercer orden en el cual dos fotones de bombeo se aniquilan para generar una pareja de fotones. Durante los últimos seis años, el grupo de óptica cuántica del Dr. U’Ren ha estudiado ampliamente este proceso mediante trabajo teórico. Además, desde hace un año se ha desarrollado en el laboratorio de óptica cuántica en el ICN-UNAM, también a cargo del Dr. U’Ren, una infraestructura experimental considerable para la generación de parejas de fotones en fibra óptica mediante MCOE. La presente propuesta busca aprovechar la experiencia teórica previa y la infraestructura experimental existente para la obtención de resultados científicos originales de potencial gran impacto. En particular, buscamos la generación de parejas de fotones con propiedades optimizadas de enredamiento. 1)Actividad: Diseño experimento estirado Fecha inicio: Enero 2014 Fecha fin: Febrero 2014 Productos esperados: Análisis y diseño de todos los elementos necesarios para implementar el experimento. Impacto en posgrado: Colaboración con estudiantes de maestría y doctorado del PCF fortaleciendo su formación académica. 2)Actividad: Desarrollo experimento estirado Fecha inicio: Febrero 2014 Fecha fin: Junio 2014 Productos esperados: Resultados de investigación suficientes para la publicación de uno o dos artículos en revista arbitrada. Impacto en posgrado: Colaboración con estudiantes de maestría y doctorado del PCF fortaleciendo su formación académica. 3)Actividad: Diseño experimento contra-propagante Fecha inicio: Marzo 2014 Fecha fin: Abril 2014 Productos esperados: Análisis y diseño de todos los elementos necesarios para implementar el experimento. Impacto en posgrado: Colaboración con estudiantes de maestría y doctorado del PCF fortaleciendo su formación académica. 4)Actividad: Desarrollo experimento contra-propagante Fecha inicio: Abril 2014 Fecha fin: Agosto 2014 Productos esperados: Resultados de investigación suficientes para la publicación de uno o dos artículos en revista arbitrada. Impacto en posgrado: Colaboración con estudiantes de maestría y doctorado del PCF fortaleciendo su formación académica. 5)Actividad: Diseño experimento modo espacial Fecha inicio: Julio 2014 Fecha fin: Agosto 2014 Productos esperados: Análisis y diseño de todos los elementos necesarios para implementar el experimento. Impacto en posgrado: Colaboración con estudiantes de maestría y doctorado del PCF fortaleciendo su formación académica. 6)Actividad: Desarrollo experimento modo espacial Fecha inicio: Agosto 2014 Fecha fin: Diciembre 2014 Productos esperados: Resultados de investigación suficientes para la publicación de uno o dos artículos en revista arbitrada. Impacto en posgrado: Colaboración con estudiantes de maestría y doctorado del PCF fortaleciendo su formación académica. 7)Actividad: Asistencia a la VII reunión de la DICU Fecha inicio: Abril 2014 Fecha fin: Abril 2014 Productos esperados: Asistencia y participación oral ó poster de resultados obtenidos a la fecha. Impacto en posgrado: Fortalecer la presencia del PCF en eventos nacionales con la presentación de investigación competitiva. 8)Actividad: Asistencia al CLEO 2014 Fecha inicio: Junio 2014 Fecha fin: Junio 2014 Productos esperados: Asistencia y participación oral ó poster de resultados obtenidos a la fecha. Impacto en posgrado: Fortalecer la presencia del PCF en uno de los congresos internacionales más importantes del mundo. 9)Actividad: Asistencia al FiO 2014 Fecha inicio: Octubre 2014 Fecha fin: Octubre 2014 Productos esperados: Asistencia y participación oral ó poster de resultados obtenidos a la fecha. Impacto en posgrado: Fortalecer la presencia del PCF en uno de los congresos internacionales más importantes del mundo. 10)Actividad: Presentaciones en reuniones de grupo Fecha inicio: Enero 2014 Fecha fin: Diciembre 2014 Productos esperados: Participación en los seminarios de investigación del grupo. Impacto en posgrado: Apoyo a la formación de los estudiantes del PCF con la presentación de proyectos y artículos de investigación. 11)Actividad: Curso de posgrado. Fecha inicio: Agosto 2014 Fecha fin: Diciembre 2014 Productos esperados: Ser profesor de algún curso optativo de posgrado relacionado con la óptica cuántica experimental. Impacto en posgrado: Apoyo a la formación de los estudiantes del PCF en técnicas experimentales de óptica cuántica.
Wiechers Medina, Carlos HermanLas fuentes de luz no clásicas y los sistemas de detección, que trabajan rango de unos cuántos fotones en promedio, son pilares fundamentales en el desarrollo de aplicaciones en sistemas de Información Cuántica: compuertas cuánticas, procesamiento de estados cuánticos, criptografía cuántica, etc. Por este motivo se planea realizar un estudio de fuentes de luz usando un bombeo con modo espacial transversal, mayor al modo fundamental (en este caso del tipo Hermite-Gauss tipo TEM10 y TEM01), lo cual permitirá general correlaciones en grados de libertad adicionales. También se desarrollaran algoritmos de discriminación señal-ruido en un sistema de detección que use dos detectores de un solo fotón (con la tecnología de fotodiodos de avalancha de InP/InGaAs) para estudiar correlaciones de manera directa en las fuentes de parejas de fotones. Este tipo de detectores se usan en el rango IR de Telecomunicaciones (1000 -1600 nm), pero presentan un alto ruido, debido al efecto llamado “after-pu lsing”. Esto ocurre principalmente cuando son operado en modo pulsado en el rango de MHz. Este tipo de ruido se autopropaga, la manera habitual de reducirlo es introduciendo tiempo de espera, reduciendo la frecuencia de operación efectiva. La función del algoritmo que se desarrollará, permitirá evitar la introducción de ese tiempo de espera. Una de las aplicaciones de las fuentes de luz a nivel cuántico y de este tipo de detectores de un solo fotón son los generadores cuánticos de números aleatorios. Estos al ser generados en un sistema cuántico, cuya naturaleza es puramente probabilista, presentan una calidad entrópica muy elevada. Estos generadores cuánticos de números aleatorios se pueden desarrollar usando una fuente de luz coherente altamente atenuada y un detector de un solo fotón (tecnología fotodiodos de avalancha de Si), los cuales pueden ser operados en forma continua. Se ha estado estudiando que al cambiar parámetros de la fuente de luz se puede optimizar la taza de gener ación de números aleatorios que se puede extraer de l?as detecciones directas, se estudiarán los parámetros óptimos que permitan una generación máxima de números aleatorios. PALABRAS CLAVES Detectores de un solo fotón, estados entrelazados de parejas de fotones, generador cuántico de números aleatorios OBJETIVOS Y METAS Estudiar las correlaciones clásicas y cuánticas en una fuente de pareja de fotones generadas en un cristal no-lineal (a-borato de bario) usando un haz de bombeo con modos tipo TEM10 y TEM01. Como objetivo complementario se desarrollará la fuente de luz de de dichos modos en una cavidad óptica resonante. Desarrollar un algoritmo de discriminación de detecciones de luz y ruido en sistema de detección de coincidencias, usando dos detectores de un solo fotón. El cual funciona directamente sobre la secuencia de eventos, que se utiliza en para medir correlaciones directas. Estudiar el rango de optimización de generación de números aleatorios tipo cuántico en un sistema basado en detectores de un solo fotón y una fuente de luz láser continuo altamente atenuado. Participación en la formación de recuro humanos impartiendo curos de mi especialidad.
Wiechers Medina, Carlos HermanEstudios de fuentes y sistemas de deteccion cuanticos
Vicuña Hernández, VerónicaDESARROLLO EXPERIMENTAL DE FUENTES DE PAREJAS DE FOTONES CON ENREDAMIENTO ESPACIAL
Calderón Losada, OmarApoyo técnico y científico como investigador postdoctoral a los diferentes proyectos que se están desarrollando en el laboratorio de óptica cuántica del ICN-UNAM.
Yepiz Graciano, Pablo DanielInvestigación posdoctoral en óptica cuántica.
Ortiz Ricardo, ErastoInvestigación Posdoctoral
Ibarra Borja, ZeferinoImplementar un sistema de Tomografía de Coherencia Óptica Cuántica de campo completo en una configuración tipo Michelson que nos permita reducir el tiempo de adquisición de ésta nueva técnica de imagenología. Generar fotones en el proceso SPDC que hereden las propiedades espaciales y en polarización de los fotones de bombeo, los cuales se generan utilizando un haz Full-Poncaire. Demostrar la generación de parejas de fotones SPDC en tejidos biológicos en donde se ha demostrado la generación de procesos no lineales de segundo orden, como son los tejidos porcinos.
Delgado Aguillon, Jesustareas de investigación en laboratorio y desarrollo de recursos humanos dentro del grupo de óptica cuántica.
Tesis de licenciatura y posgrado

Título Estudiante Grado académico
Engineering the spectrum-spatial response of a photon-pair source based on optical fiberCruz Delgado, DanielDoctorado
Fuentes de luz no-clasicas en medios x(3); fibras ópticas y micro-esferasOrtiz Ricardo, ErastoDoctorado
Manipulación de estados de luz cuántica generados mediante Conversión Paramétrica Descendente EspontáneaSánchez Lozano, Xóchitl JudithDoctorado
Generación de parejas de fotones por down conversión paramétrico con haces de bombeo estructurados espacialmenteRojano Guido, DanielDoctorado
Tesis de DoctoradoVicuña Hernández, VerónicaDoctorado
Desarrollo de aplicaciones basadas en aleatoriedad e interferencia de fuentes de parejas de fotonesAngulo Martínez, Alí MichelDoctorado
Control de correlación espectro-espacial de parejas de fotones aplicado a la tomografía de coherencia óptica cuánticaYepiz Graciano, Pablo DanielDoctorado
Generación y caracterización de ternas de fotones enredadosCorona García Cabral, MaríaDoctorado
Técnicas de caracterización de muestras biológicas mediante generación de segundo armónicoMoctezuma Quistian, Tonatiuh TecandyMaestría
Estados cuánticos con entrelazamiento espacial y espectralBarragán Díaz, Ángela MaríaMaestría
Análisis con machine learning de imágenes de muestras biológicas obtenidas mediante Óptica no lineal (segundo armónico y procesos de SPDC).Luengas Nova, Danyela AlejandraMaestría
Fabricación de microcavidades ópticas para su empleo en fuentes de fotones para el aprovechamiento de sus propiedades ópticas no linealesBertoni Ocampo, CésarMaestría
Análisis de la estructura espacial transversal de parejas de fotones generadas por conversión paramétrica de tipo IISabines Chesterking, Juan JavierLicenciatura
Acondicionamiento de parejas de fotones a través de conversión paramétrica ascendente y descendenteGutiérrez Jáuregui, RicardoLicenciatura
Criterios de enredamiento y estructura transversal en momento transversal de parejas de fotonesSantiago Cruz, José TomásLicenciatura
Caracterización del proceso de elaboración de fibras ópticas estrechadasOrtiz Ricardo, ErastoLicenciatura
Generación de parejas de fotones con propiedades espectrales optimizadas mediante Conversión paramétrica descendente (PDC) en cavidades no linealesRodríguez Benavides, SaúlLicenciatura
Sintonización en fibra óptica birrefringente mediante su estrechamiento, variación de temperatura y aplicación de estrés longitudinal, del espectro del estado de dos fotones generado por mezclado de cuatro ondas espontáneoBertoni Ocampo, CésarLicenciatura
Estudio experimental del control de parejas de fotones generadas por un haz Bessel Gauss de orden ceroGutiérrez López, Dalia GabrielaLicenciatura
TESIS DE LICENCIATURAGarcía Zurita, ArturoLicenciatura