Pregunta de investigación
Dos fuentes de luz con el mismo brillo promedio pueden emitir fotones de maneras muy distintas: al azar, como un láser; agrupados, como una fuente térmica; o de uno en uno, como un emisor individual. Esa diferencia se mide con la función de correlación g²(0) y tiene consecuencias en comunicación cuántica. En BB84, cada pulso debería idealmente contener un solo fotón; si una fuente emite pulsos multifotónicos, parte de la información puede quedar expuesta. La pregunta central es: ¿cómo cambia la tasa de generación de clave del BB84 según el g²(0) de la fuente y el número medio de fotones por pulso?
Qué harás
- Generar en Python el número de fotones por pulso de tres fuentes —coherente, térmica y emisor individual— con el mismo promedio, y comparar histogramas, factor de Fano y g²(0) con los valores teóricos.
- Simular un experimento de Hanbury Brown–Twiss con detectores imperfectos y estimar g²(0) a partir de coincidencias.
- Programar BB84 con pérdidas, cuentas oscuras y un espía de intercepción-reenvío, comprobando que el error sea cero sin espía y cercano a 25 % con él.
- Conectar las fuentes con BB84 y calcular la fuga asociada a pulsos multifotónicos y la tasa de clave según el número medio de fotones.
- Producir como resultado mínimo una figura de tasa de clave frente al número medio de fotones para cada fuente, con interpretación escrita, y un póster o charla breve.
Qué podrías aprender
- Distribuciones de probabilidad discretas —Poisson, Bose–Einstein/geométrica y binomial—, media, varianza e interpretación física.
- Diferencias entre luz coherente, térmica y de fotón individual: bunching, antibunching y g²(0) < 1 como indicador de no clasicidad.
- Qubits como vectores 2D, bases de medición y por qué medir perturba.
- BB84: elección de bases, QBER, intercepción-reenvío y ataque de división de número de fotones (PNS).
- Práctica científica: simular, validar contra resultados analíticos, graficar con incertidumbre y comunicar resultados.
Antes de postular
Requisitos necesarios
Programación básica e inglés básico.
Conocimientos deseables
Python con NumPy y Matplotlib; Jupyter o Google Colab; nociones de estadística y probabilidad.
Los conocimientos deseables son un plus; revisa primero los requisitos necesarios.
Herramientas y canales mencionados en la propuesta
- Python
- NumPy y Matplotlib (deseables)
- Jupyter o Google Colab (deseables)
Solicitud adicional para postular
Relata un fenómeno o una idea de física que te haya dejado pensando, dentro o fuera de clase. Puede ser algo cotidiano o algo que hayas leído o visto. Explica qué te llamó la atención, qué preguntas te hiciste, qué hiciste para intentar entenderlo y hasta dónde llegaste. Puedes enviar un ensayo breve o un video de al menos 5 minutos.
Tu mentor y el acompañamiento
Pablo Palacios-Avila
Afiliación y rol declarados en la ficha
Doctorando
Perfil público: ORCID
Acompañamiento
Entre 1 y 2 horas semanales, según la necesidad del estudiante.