Advancing Optical Sensing and Device Integration in Multi-Core Fibers

Abstract

Esta tesis explora la integración de recursos cuánticos en sistemas interférometricos basados en fibras de multinúcleo para mejorar las capacidades de medición de precisión y múltiples parámetros. Utilizando divisores de haz multi-puerto, investigamos analíticamente la propagación de estados cuánticos y su impacto en el rendimiento metrológico y computacional. Estudios analíticos y numéricos de interferómetros de Mach-Zehnder revelan configuraciones que optimizan la eficiencia, precisión y/o robustez para la estimación de parámetros tanto individuales como múltiples. Además, se presenta una caracterización experimental preliminar de un controlador de polarización inline en fibras multinúcleo, ofreciendo el potencial para mejorar la calidad de la interferencia y para futuras aplicaciones en comunicaciones cuánticas. Estos hallazgos sientan las bases para el avance de las tecnologías cuánticas basadas en fibras multinúcleo, con potenciales aplicaciones en sensores, comunicación y computación.

This thesis explores the integration of quantum resources into multi-core fiber-based interferometric systems to enhance precision and multi-parameter measurement capabilities. Using multi-port beam splitters, we analytically investigate the propagation of quantum states and their impact on metrological and computational performances. Analytical and numerical studies of multi-port Mach-Zehnder interferometers reveal configurations that optimize efficiency, precision and/or robustness for both single- and multi-parameter estimation. Additionally, a preliminary experimental characterization of an inline polarization controller in multi-core fibers is presented, offering potential for improved interference quality and future quantum communication applications. These findings lay the foundation for advancing multicore fiber-based quantum technologies, with potential applications in sensing, communication, and computation.