La habilidad de crear y controlar estados cuánticos de luz es fundamental para aplicaciones en computación cuántica y comunicaciones cuánticas. En este trabajo se explora el proceso de mezclado de cuatro ondas espontáneo para determinar las condiciones que permitan la generación de un estado de dos fotones factorizable a partir del cual se puedan generar fotones individuales anunciados.

En la primera etapa, se determinaron los contornos de empatamiento de fases y se evaluaron las condiciones de empatamiento de velocidades de grupo para distintas configuraciones de polarización y longitudes de onda del bombeo. Además, se calculó la intensidad espectral conjunta y el número de Schmidt como parámetro del grado de correlación espectral del estado cuántico de la pareja de fotones. Este estudio permitió identificar la configuración óptima a ser implementada, correspondiente a la interacción no lineal en la cual los fotones emitidos tienen polarización ortogonal al bombeo (en particular, la configuración YYXX) con bombeo centrado en λb =0.777 μm, generando parejas de fotones, siendo λ_s =0.514 μm la longitud de onda central del modo señal y  λ_i = 1.589 μm la longitud de onda central del modo acompañante.

En la segunda etapa se implementó el arreglo experimental para la fuente de fotones basada en el proceso de mezclado de cuatro ondas espontáneo en una fibra de cristal fotónico. Se realizaron mediciones de los espectros del modo señal y del modo acompañante para distintas longitudes de onda y potencias del bombeo, verificando que los fotones generados siguen la curva teórica de empatamiento de fases y la dependencia cuadrática con la potencia del bombeo. Asimismo, se midieron las cuentas simples y las cuentas en coincidencia en función de la potencia, observándose la dependencia cuadrática característica del proceso no lineal de tercer orden.

Finalmente, se llevó a cabo la caracterización de la fuente mediante la medición de la función de correlación de segundo orden en configuración no anunciada g⁽²⁾, confirmando la pureza espectral del fotón individual anunciado. 

Los resultados obtenidos en esta tesis muestran la viabilidad de generar y caracterizar una fuente de fotones individuales anunciados basada en el proceso de mezclado de cuatro ondas espontáneo en una fibra de cristal fotónico, constituyendo un paso relevante hacia la generación de recursos fotónicos para aplicaciones potenciales en compuertas cuánticas y protocolos de información cuántica en el CICESE.

The ability to create and control quantum states of light is fundamental for applications in quantum computing and quantum communications. In this work, the spontaneous four wave mixing process is investigated in order to determine the conditions that enable the generation of a factorable two photon state from which heralded single photons can be produced.

In the first stage, the phase matching contours were determined and the group velocity matching conditions were evaluated for different polarization configurations and pump wavelengths. In addition, the joint spectral intensity and the Schmidt number were calculated as quantitative measures of the degree of spectral correlation of the two photon quantum state. This study made it possible to identify the optimal configuration to be implemented, corresponding to a nonlinear interaction in which the emitted photons are polarized orthogonally to the pump (in particular, the YYXX configuration), with the pump centered at λ_b =0.777 μm, generating photon pairs with λ_s =0.514 μm as the central wavelength of the signal mode and  λ_i = 1.589 μm as the central wavelength of the idler mode.

In the second stage, the experimental setup for the photon source based on spontaneous four wave mixing in a photonic crystal fiber was implemented. Spectral measurements of both the signal and idler modes were performed for different pump wavelengths and powers, confirming that the generated photons follow the theoretical phase matching curve and exhibit the expected quadratic dependence on pump power. Likewise, single count and coincidence count measurements were carried out as a function of pump power, showing the characteristic quadratic scaling of a third order nonlinear process.

Finally, the source was characterized through the measurement of the second order correlation function in the unheralded configuration g⁽²⁾, thereby confirming the spectral purity of the heralded single photon. The results obtained in this thesis demonstrate the feasibility of generating and characterizing a heralded single photon source based on spontaneous four wave mixing in a photonic crystal fiber, representing a significant step toward the development of photonic resources for potential applications in quantum logic gates and quantum information protocols at CICESE.