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Existe un interés creciente en la computación neuromórfica que ha impulsado el estudio de circuitos fotónicos capaces de emular el funcionamiento de las redes neuronales tradicionales. El cambio de plataformas electrónicas a ópticas aprovecha la naturaleza ondulatoria de la luz para realizar operaciones matemáticas en paralelo, a altas velocidades y con bajo consumo energético. Uno de estos dispositivos a destacar es el interferómetro de Mach-Zehnder, el cual puede entenderse como una neurona artificial en el dominio óptico, por lo que una red neuronal óptica puede originarse a partir del procesamiento óptico que se genera con este tipo de dispositivos.
Este trabajo se centra en el estudio del comportamiento cuántico de la luz en interferómetros Mach-Zehnder (MZI) integrados y en cómo, a partir del análisis de los principios de interferencia, se examina cómo la propagación coherente de fotones en guías de onda puede emplearse para realizar operaciones matemáticas análogas a las que ejecutan las redes neuronales convolucionales en el dominio electrónico. El estudio se desarrolla en dos etapas principales. En la primera, se modela matemáticamente el comportamiento de los interferómetros MZI considerando los efectos de fase, coherencia y acoplamiento direccional entre modos ópticos, con el fin de describir cómo estos dispositivos pueden modular la intensidad y fase de la luz para representar pesos neuronales complejos. En la segunda etapa, a partir de este modelo, se implementa una simulación computacional que emula la acción de una capa convolucional mediante una red de interferómetros en cascada, demostrando que la interferometría no solo permite realizar transformaciones lineales ópticas con alta eficiencia energética, sino que también ofrece un marco físico natural para el procesamiento paralelo de información codificada en el dominio complejo de la luz.