La Distribución de llaves Cuánticas (QKD, por su acrónimo en inglés) constituye un protocolo criptográfico fundamentado en principios cuánticos para la generación de claves seguras. Este estudio aborda un modelo de codificación por ventanas temporales (Time-Bin Encoding), que utiliza estados coherentes débiles producidos mediante un láser atenuado y fotodetectores de alta resolución temporal. La codificación a través de ventanas temporales, potencia la solidez de la transmisión cuántica a distancias extensas minimizando las pérdidas en comparación con otros métodos, como la codificación en estados de Fock o polarización. Este estudio introduce un protocolo de QKD en cuatro dimensiones (4D-QKD), empleando la interferometría para la identificación de estados cuánticos. El trabajo de investigación consiste en el diseño, puesta en marcha y caracterización del sistema experimental utilizando fibra óptica y dispositivos optoelectrónicos para la generación y propósito de los estados cuánticos. También se examina la fase relativa introducida por las rutas del interferómetro y su influencia en la identificación de los estados cuánticos. Además, se busca llevar a cabo simulaciones con el objetivo de optimizar la tasa de generación de claves secretas (SKR) y la tasa de errores cuánticos (QBER). Este estudio se integra en el progreso de las tecnologías de comunicación cuántica para aplicaciones futuras en redes seguras y telecomunicaciones espaciales.

Quantum Key Distribution (QKD) is a cryptographic protocol based on quantum principles for generating secure keys. This study addresses a time-bin encoding model, which uses weak coherent states produced by an attenuated laser and high-resolution photodetectors. Time-bin encoding enhances the robustness of quantum transmission over long distances by minimizing losses compared to other methods, such as Fock or polarization encoding. This study introduces a four-dimensional QKD (4D-QKD) protocol, employing interferometry for the identification of quantum states. The research consists of the design, implementation, and characterization of the experimental system using optical fibers and optoelectronic devices for the generation and processing of quantum states. The relative phase introduced by the interferometer paths and its influence on quantum state identification are also examined. In addition, simulations are being conducted to optimize the secret key generation rate (SKR) and the quantum error rate (QBER). This study is part of the advancement of quantum communication technologies for future applications in secure networks and space telecommunications.