En el 2008, el ICN-UNAM me contrató como investigador titular para iniciar un nuevo esfuerzo de investigación experimental en óptica cuántica, y para fortalecer al grupo teórico ya existente en esta área. Desde entonces, el avance ha sido muy sustancial. El día de hoy contamos con un laboratorio de óptica cuántica en estatus completamente operacional. Gracias a una diversidad de apoyos incluyendo SEP-CONACYT, FONCICYT y el mismo PAPIIT (mediante el proyecto IN111409), hemos adquirido una proporción considerable del equipo y material fundamentales para poder realizar trabajos de investigación de frontera en nuestra área de trabajo. Cuento con una tesis de licenciatura experimental concluida en el nuevo laboratorio bajo mi dirección (defensa programada dentro de unas semanas), así como un avance muy considerable en dos tesis de doctorado y una de maestría que se llevan a cabo en el nuevo laboratorio, nuevamente bajo mi dirección. Además, durante la duración del proyecto he contribuido a la formación de recursos humanos en temas teóricos vinculados estrechamente al laboratorio, incluyendo desde estudiantes de licenciatura hasta investigadores posdoctorales, tal y como se detalla en la sección de “logros del proyecto vigente”. Contamos con excelentes resultados de un primer experimento, que se han enviado a publicar, a la revista Optics Express, y con resultados preliminares de otros diversos proyectos que formarán la base para artículos subsecuentes. Desde mi incorporación al ICN-UNAM, he impulsado en el laboratorio experimentos basados en la generación de parejas de fotones mediante el proceso de conversión paramétrica descendente en cristales no lineales. Así mismo, nos encontramos en posibilidades de iniciar en breve trabajos experimentales en el tema de la generación de luz no clásica por medio de procesos paramétricos espontáneos en fibras ópticas, como una segunda línea de investigación, un tema de gran interés por parte de la comunidad internacional de óptica cuántica. Cabe señalar que desde hace algunos años, hemos desarrollado una descripción teórica de este tipo de fuentes, lo cual nos sitúa en excelentes posibilidades de lograr contribuciones científicas de primer nivel, al conjuntar teoría y experimento en el mismo grupo de investigación. Este nuevo proyecto PAPIIT se enfocará en la generación de parejas, y eventualmente tripletes, de fotones en fibras ópticas. Mientras que contamos con la mayor parte del equipo requerido, tenemos necesidades importantes en cuanto a la compra de diversos materiales de laboratorio. Por esta razón, en el presente proyecto enfocamos nuestras necesidades presupuestarias a la compra de material de laboratorio.

En el laboratorio de óptica cuántica del ICN se cuenta con el equipo principal para el desarrollo de fuentes de luz no-clásica basadas en fibras ópticas. Recientemente, se han adquirido: un láser pulsado de titanio-zafiro que opera en los regímenes de pico y femto-segundos, un sistema de estiramiento de fibras el cual nos permitirá tener flexibilidad en las propiedades de dispersión y por tanto del grado de correlación espectral o espacial en el estado de dos o tres fotones, y sistemas de detección que operan al nivel de fotones individuales. Esto, aunado a la experiencia experimental y teórica de nuestro grupo de trabajo en materia de fuentes de luz no-clásica, implementadas a partir de procesos ópticos no-lineales, permitirá hacer contribuciones científicas significativas. Es importante mencionar que además contamos con el respaldo de un grupo teórico de primer nivel en el ICN-UNAM [Dr. Octavio Castaños, Dr. Jorge Hirsch, Dr. Eduardo Nahmad, y Dr. Ramón López Peña] y de colaboraciones en otros institutos [en particular con la Dra. Rocio Jauregui del IF-UNAM]._x000D_ A partir de nuestro estudio teórico de los procesos de SFWM y TOSPDC hemos derivado condiciones realistas para la implementación de fuentes de parejas y tripletes de fotones con enredamiento cuántico en diferentes grados de libertad. Podemos aprovechar nuestra experiencia experimental y conocimiento teórico en la ejecución de este proyecto, aspirando a ser pioneros a nivel mundial en la demostración experimental y caracterización de diversos tipos de fuentes de luz no clásica basadas en fibra óptica. Se espera, además, que como resultado de este proyecto se publiquen artículos en revistas de primer nivel (como Physical Review Letters y Optics Letters), se gradúen al menos dos estudiantes de doctorado y dos de maestría, y se presente nuestro trabajo en conferencias internacionales de reconocido prestigio. _x000D_ A continuación se describen en términos generales las contribuciones esperadas para este proyecto, las cuales serán detalladas en la sección de metodología._x000D_ i) La primera tarea en la ejecución de este proyecto será demostrar experimentalmente el proceso de SFWM en fibras ópticas convencionales y en fibras de cristal fotónico, para lo cual inicialmente será necesario instalar y hacer funcionar el estirador de fibras de manera que podamos contar con las geometrías de fibra óptica adecuadas._x000D_ ii) Una vez se adquiera la suficiente experiencia en la implementación de fuentes de parejas de fotones basadas en SFWM, concentraremos nuestro trabajo en el desarrollo de fuentes con propiedades de enredamiento acondicionadas. De manera específica, pretendemos demostrar la generación estados de dos fotones con un muy elevado grado de enredamiento, el cual se caracteriza por paquetes de onda emitidos con un ancho de banda ultra-amplio. _x000D_ iii) Planeamos demostrar la emisión de parejas de fotones enredadas espacialmente, en particular en los modos transversales discretos de las fibras ópticas. Esto puede conllevar a la demostración de un estado de Bell codificado en el grado de libertad del modo transversal, en lugar de en polarización. _x000D_ iv) Proyectamos demostrar experimentalmente el proceso de TOSPDC en fibra ópticas, con fotones emitidos en la ventana de telecomunicaciones. Pretendemos, además, realizar un estudio teórico sobre las propiedades de enredamiento espectral en el estado de tres fotones, lo cual nos permitirá determinar las condiciones físicas apropiadas para obtener experimentalmente tripletes con un grado de correlación espectral particular. Así como en el contexto de parejas de fotones enredadas, la detección de uno de los fotones del par anuncia al otro fotón, es posible obtener una fuente de parejas de fotones anunciadas, a partir de la detección de uno de los fotones en un triplete generado por TOSPDC. _x000D_