Walborn, Stephen PatrickLira Tacca, Letícia2026-04-242026-04-242026https://repositorio.udec.cl/handle/11594/13956Tesis presentada para optar al grado de Doctor/a en Ciencias Físicas con mención en Óptica Cuántica Experimental.La interferencia Hong–Ou–Mandel (HOM) es un efecto cuántico fundamental de dos fotones, central en el procesamiento de información cuántica fotónica, con aplicaciones que abarcan desde la computación cuántica hasta las comunicaciones seguras. Esta tesis extiende la interferencia HOM más allá de su formulación estándar de dos modos hacia dispositivos fotónicos multi-puerto, que constituyen una plataforma escalable para fenómenos de interferencia cuántica complejos. Se revisan los fundamentos teóricos de la interferencia HOM y se analiza su generalización a arquitecturas interferométricas multi-puerto, donde emergen efectos de interferencia de mayor dimensionalidad. Se estudia el papel de la indistinguibilidad de los fotones y el impacto de las imperfecciones experimentales en la visibilidad de la interferencia. Una contribución experimental central es la demostración de la caracterización del desfase temporal entre núcleos (inter-core skew) con precisión de sub-picosegundos en fibras multicore mediante interferencia HOM. Este resultado establece la interferencia HOM como una herramienta metrológica de alta resolución para cuantificar retardos temporales, con relevancia directa en la optimización de sistemas fotónicos multi-puerto y redes cuánticas basadas en fibra. Finalmente, se abordan aplicaciones en comunicaciones cuánticas, mediante una breve revisión de la distribución de claves cuánticas independiente de dispositivos (DIQKD), incluyendo avances experimentales, implementaciones basadas en fuentes SPDC y sus limitaciones actuales. También se destacan las conexiones con MDI-QKD, subrayando el papel de la interferencia de dos fotones en protocolos de comunicación cuántica segura. Esta tesis establece un vínculo entre la interferencia cuántica fundamental, las plataformas fotónicas escalables y las comunicaciones cuánticas, posicionando la interferencia HOM en sistemas multi-puerto como un recurso clave para futuras tecnologías cuánticas.Hong–Ou–Mandel (HOM) interference is a fundamental two-photon quantum effect at the core of photonic quantum information processing, with applications ranging from quantum computing to secure communication. This thesis extends HOM interference beyond its standard two-mode formulation to multiport photonic devices, providing a scalable platform for complex quantum interference. We revisit the theoretical foundations of HOM interference and analyze its generalization to multiport interferometric architectures, where higher-dimensional interference effects arise. The role of photon indistinguishability and the impact of experimental imperfections on interference visibility are examined. A central experimental contribution is the demonstration of sub-picosecond intercore skew characterization in multicore fibers using HOM interference. This work establishes HOM interference as a high-resolution metrological tool for quantifying temporal delays, with direct relevance for the optimization of multiport and fiber-based quantum systems. Finally, we discuss applications in quantum communication, with a brief review of Device-Independent Quantum Key Distribution (DIQKD), including experimental progress, SPDC-based implementations, and current limitations. Connections to Measurement-Device-Independent QKD (MDI-QKD) are also highlighted, emphasizing the role of two-photon interference in secure quantum protocols. This thesis connects fundamental quantum interference, scalable photonic platforms, and quantum communication, positioning multiport HOM interference as a key resource for future quantum technologies.enCC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 InternationalQuantum opticsPhotonic devicesThesisINDUSTRIA, innovación, infraestructura;