Escola de Doctorat

Data de lectura: 26/06/2026

• CHEN, YAOGANG: Multi-Temporal Polarimetric InSAR Deformation Monitoring Considering Spatiotemporal Scattering Variability
  
  Autor/a: CHEN, YAOGANG
  Programa: TEORIA DEL SENYAL I COMUNICACIONS
  Departament: Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions (TSC)
  Modalitat: Conveni Cotutela + Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 28/05/2026
  Data de lectura: 26/06/2026
  Hora de lectura: 08:00
  Lloc de lectura: Room 214 of the Geosciences Building,
  Director/a de tesi: MALLORQUI FRANQUET, JORDI JOAN | HU, JUN
  Resum de tesi: El radar d’obertura sintètica interferomètric (InSAR) permet mesurar deformacions superficials amb precisió mil·limètrica en grans àrees i al llarg de períodes prolongats, i s’ha convertit en una eina clau per a la monitorització de riscos geològics i l’avaluació de la seguretat d’infraestructures. Tanmateix, en entorns naturals amb vegetació densa, activitat agrícola intensa o fortes pertorbacions superficials, les variacions ràpides dels mecanismes de dispersió solen provocar una pèrdua severa de coherència, fet que limita significativament la precisió i la densitat de la monitorització de deformacions. Gràcies al desenvolupament del SAR polarimètric (PolSAR), l’InSAR polarimètric multitemporal (MT-PolInSAR) incorpora observacions multipolaritzades i millora el rendiment de l’InSAR en escenaris complexos de baixa coherència. No obstant això, els mètodes MT-PolInSAR existents encara presenten dues limitacions principals: consideren de manera insuficient la variabilitat espacial i temporal dels mecanismes de dispersió, i no aprofiten plenament la informació complementària dels dominis polarimètric, temporal i espacial dins d’un marc unificat.Per abordar aquests problemes, aquesta tesi estudia l’optimització de fase i la monitorització de la deformació mitjançant MT-PolInSAR en condicions de baixa coherència. Aprofitant la redundància i la informació de dispersió contingudes en les dades SAR polarimètriques, es desenvolupa una metodologia sistemàtica que inclou el filtratge homogeni per a conjunts de dades petits, l’optimització polarimètrica de fase amb mecanismes de dispersió espacialment variables, l’optimització conjunta en els dominis temporal i polarimètric, i el processament seqüencial gairebé en temps real.En primer lloc, es proposa un mètode de filtratge homogeni per a conjunts petits de MT-PolInSAR. Mitjançant la introducció d’estructures de covariància espacial i l’explotació conjunta de la redundància temporal i polarimètrica, el mètode millora la discriminació de píxels i augmenta la relació senyal-soroll. Els experiments amb dades simulades i amb dades de l’Aeroport de Barcelona mostren una millor qualitat de fase, una estimació de coherència més estable i una millor preservació de les estructures espacials.En segon lloc, es proposa un mètode millorat d’optimització de fase polarimètrica, anomenat ImESPO, per considerar la variació espacial dels mecanismes de dispersió. A diferència dels mètodes convencionals, el mètode proposat incorpora explícitament l’heterogeneïtat local durant la projecció polarimètrica. Els resultats mostren que ImESPO aconsegueix guanys de coherència més estables i una millor consistència de fase en àrees heterogènies, amb una millora superior al 20 % en la precisió de l’estimació de fase.En tercer lloc, es desenvolupa un model d’optimització conjunta de fase que combina les dimensions temporal i polarimètrica, anomenat JPTPO. En modelar ambdues dimensions dins d’un marc estadístic unificat, el mètode millora la consistència de fase i l’estabilitat de la inversió de deformació en dades simulades i reals.Finalment, es proposa un mètode de monitorització de deformacions MT-PolInSAR gairebé en temps real per a escenaris de decorrelació ràpida. Aplicat al seguiment d’esllavissades a la zona de Fengjie, a l’embassament de les Tres Gorges, el mètode incrementa la densitat de mesura en un factor de quatre i millora la precisió de monitorització del 18,4 % al 71,8 %, mantenint la capacitat de processament gairebé en temps real.En conjunt, aquesta tesi amplia la teoria i la metodologia de MT-PolInSAR per a la monitorització de deformacions en entorns complexos de baixa coherència, i proporciona noves solucions per a la monitorització contínua i d’alta precisió d’esllavissades i altres riscos geològics.
  

Data de lectura: 29/06/2026

• LOPEZ ALVAREZ, CIBRAN: Unveiling correlated charge dynamics and recombination pathways in energy materials via quantum simulations and machine learning
  
  Autor/a: LOPEZ ALVAREZ, CIBRAN
  Programa: FÍSICA COMPUTACIONAL I APLICADA
  Departament: Departament de Física (FIS)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 19/05/2026
  Data de lectura: 29/06/2026
  Hora de lectura: 10:00
  Lloc de lectura: Sala Polivalent de l'edifici A del Campus Diagonal-Besòs
  Director/a de tesi: CAZORLA SILVA, CLAUDIO | SAUCEDO SILVA, EDGARDO ADEMAR
  Resum de tesi: Entendre com els mecanismes a escala atòmica governen el transport iònic i electrònic és essencial per al disseny de materials energètics de nova generació. En aquest treball, combinem simulacions de primers principis i tècniques d’aprenentatge automàtic per proporcionar enfocaments predictius i transferibles per a la modelització i la comprensió, a escala atomística, d’electròlits d’estat sòlid i materials fotovoltaics basats en calcohalurs de pnictògens (MChX, amb M = Bi, Sb; Ch = S, Se; i X = I, Br).Els nostres càlculs de primers principis i els estudis d’aprenentatge no supervisat van revelar que la difusió iònica en electròlits d’estat sòlid està fonamentalment governada pel moviment correlacionat de múltiples ions. Aquests esdeveniments cooperatius estan fortament influenciats per les vibracions de la xarxa cristal·lina, establint un vincle entre la conductivitat iònica, la dinàmica vibracional i les propietats elàstiques de la xarxa cristal·lina no difusiva. Es van identificar longituds de correlació característiques, notablement independents de la temperatura, que proporcionen nous descriptors per al disseny de conductors iònics ràpids. A més, es van desenvolupar una base de dades exhaustiva de simulacions de primers principis i eines d’anàlisi automatitzada, oferint una plataforma escalable per comprendre el transport iònic en diverses famílies de materials i composicions.Paral·lelament, simulacions de primers principis combinades amb aprenentatge profund i modelització a nivell de dispositiu van permetre identificar i validar experimentalment solucions sòlides basades en MChX amb amplades de banda ajustables (1.2–2.1 eV) i coeficients d’absorció elevats (fins a 66 μm⁻¹), demostrant el potencial dels tàndems MChX per assolir corrents de curtcircuit superiors a 18 mA/cm². Càlculs ab initio addicionals van revelar que les vacants de calcogen actuen com a centres no radiatius dominants en MChX, limitant potencialment l’eficiència fins al 24% en BiSeI. Tanmateix, es va demostrar que la substitució aniònica dirigida i les condicions de síntesi adequades poden suprimir aquests centres de recombinació perjudicials.En conjunt, el treball realitzat durant aquest doctorat estableix marcs generalitzables que connecten els mecanismes atomístics amb el rendiment macroscòpic dels dispositius. Les metodologies introduïdes són fàcilment transferibles a altres famílies de materials i aplicacions funcionals, proporcionant un full de ruta per al disseny racional de tecnologies energètiques sostenibles i d’alt rendiment.
  

• SRIVASTAVA, ANUBHAV KUMAR: Quantum simulations of spin systems for optimal quantum metrology
  
  Autor/a: SRIVASTAVA, ANUBHAV KUMAR
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 01/06/2026
  Data de lectura: 29/06/2026
  Hora de lectura: 10:30
  Lloc de lectura: Mir-Puig Elements
  Director/a de tesi: LEWENSTEIN, MACIEJ | PLODZIEN, MARCIN
  Resum de tesi: La mecànica quàntica restringeix i alhora potencia la precisió de mesura: el principi d'incertesa imposa límits fonamentals a l'estimació de paràmetres, que recursos com l'entrellaçament i la superposició permeten saturar. La metrologia quàntica desenvolupa protocols que exploten estats sonda no clàssics i processament òptim de dades per superar el límit quàntic estàndard. A la pràctica, però, aquest avantatge requereix resoldre tres problemes: dissenyar estats de molts cossos experimentalment factibles amb sensibilitat gairebé òptima, certificar recursos metrològics a partir de dades de mesura incompletes i implementar esquemes de lectura òptims que segueixin sent tractables a gran escala. Aquesta tesi desenvolupa un marc unificat per als tres reptes, combinant simulació quàntica, optimització convexa i tècniques de shadows clàssiques per apropar la metrologia millorada quànticament a la realitat experimental.La primera part se centra en la termometria quàntica a escales nano i subnanokelvin. Emprant la informació quàntica de Fisher (QFI) com a mesura de sensibilitat, mostrem que un sistema experimentalment accessible de fermions sense espín en una xarxa òptica unidimensional descrita pel model de Rice–Mele (RM) realitza un termòmetre quàntic local quasi òptim, proper al límit fonamental de Cramér–Rao. Caracteritzem com els règims topològic i trivial, la població de la xarxa i un potencial esglaonat ajustable en controlen la sensibilitat, i demostrem que la sonda s'equilibra amb un bany acoblat sense pertorbar-lo. A més, analitzem un esquema global basat en tomografia shadow clàssica d'estats tèrmics i en comparem la complexitat de mostra amb els protocols estàndard.La segona part desenvolupa dues eines complementàries per a la detecció millorada quànticament i la seva certificació. Introduïm un sensor basat en un trímer de Kitaev frustrat de tres espíns la resposta espectral no lineal del qual implementa un detector rectificador amb llindar: per a un senyal omnidireccional de mitjana zero la fase acumulada s'esvaeix per sota d'un llindar sintonitzable i, per sobre, és proporcional al segon moment del senyal. Les configuracions multi-trímer entrellaçades assoleixen una sensibilitat limitada de Heisenberg. Tot seguit formulem un programa semidefinit (SDP) que calcula el QFI mínim compatible amb dades de valor esperat incompletes, proporcionant límits inferiors rigorosos sense tomografia d'estat complet. Aplicat a estats de gat multicapçats generats per la dinàmica de torsió d'un sol eix, l'SDP certifica la utilitat metrològica a partir de moments d'ordre baix de manera més estricta que les desigualtats de compressió convencionals.La tercera part aborda la bretxa entre els esquemes de mesura òptims i les mesures assolibles en les plataformes quàntiques actuals. La mesura òptima que satura el límit quàntic de Cramér–Rao és genèricament un operador altament no local, amb un pes de Pauli que creix amb la mida del sistema. Introduïm la lent de Clifford, un marc en què circuits de Clifford clàssicament simulables transformen la mesura òptima en un operador de pes de Pauli reduït, reenfocant la informació de fase distribuïda en menys qubits. Establim una correspondència entre codis correctors d'errors quàntics i construccions interferomètriques que imposen un retrocés de fase determinista, i desenvolupem protocols de tomografia shadow parcial metrològicament suficients que preserven el QFI complet. Els esquemes resultants requereixen exponencialment menys mostres que l'estimació shadow ingènua i es validen en sistemes de ressonància magnètica nuclear (RMN) d'estat líquid de fins a 15 qubits.En conjunt, demostrem que la metrologia quàntica gairebé òptima és assolible amb sondes accessibles, certificació eficient en dades i lectura escalable, proporcionant una ruta unificada des dels límits metrològics fonamentals fins a la detecció quàntica pràctica.
  

Data de lectura: 30/06/2026

• CUMELLES CÉSPEDES, JOEL: System Identification of High-Performance Paraglider-Harness/Pilot Dynamics: From Modelling to Flight Test Data
  
  Autor/a: CUMELLES CÉSPEDES, JOEL
  Programa: CIÈNCIA I TECNOLOGIA AEROESPACIALS
  Departament: Departament de Física (FIS)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 02/06/2026
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: CASAS PIEDRAFITA, JAIME OSCAR | ORTEGA AGODINO, ENRIQUE
  Resum de tesi: Tot i l'evolució significativa en les pràctiques de disseny, desenvolupament i anàlisi dels sistemes parapents-arnès/pilot d’alt rendiment, els mètodes d’avaluació continuen sent predominantment qualitatius i depenen en gran mesura d’assajos de prova i error. Les dades experimentals quantitatives en vol per a aquestes configuracions encara són escasses, i els models tradicionals de parafoil–payload sovint no aconsegueixen capturar la geometria complexa, les interaccions aerodinàmiques i el comportament dinàmic característics dels parapents moderns d’alt rendiment.Aquesta tesi proposa un marc de treball que combina un model dinàmic d’alta fidelitat, específicament adaptat a aquests sistemes, amb una plataforma instrumental de baix cost per a la validació del model mitjançant dades experimentals en vol. Es deriva un model dinàmic no lineal de vuit graus de llibertat del sistema parapent-arnès/pilot d’alt rendiment, incorporant explícitament els efectes de massa aparent. Les forces i els moments aerodinàmics s’obtenen mitjançant l’acoblament del model amb un solver basat en Horseshoe Vortex Method (HVM), fonamentat en la teoria de la línia sustentadora de Prandtl i ampliat amb correccions de resistència viscosa derivades de les polars de seccions de perfil aerodinàmic. Això permet el càlcul directe de les càrregues aerodinàmiques a partir de l’arquitectura real de la vela. S’hi incorporen refinaments addicionals per millorar la fidelitat del model, incloent-hi un model aerodinàmic paramètric del conjunt arnès/pilot, una formulació generalitzada de la resistència aerodinàmica de les línies de suspensió i una representació distribuïda de l’acció de frenada al llarg de l’envergadura i la corda.Per donar suport a la validació del model i generar un conjunt de dades quantitatives, es va desenvolupar una plataforma instrumental modular, sense fils i de baix cost. Aquesta integra acceleròmetres, giroscopis, magnetòmetres; sensors de pressió baromètrica, de temperatura i d’humitat, juntament amb un mòdul GPS i una sonda multiorifici instal·lada en una de les línies de suspensió del sistema parapent. La plataforma es va implementar en un parapent comercial d’alt rendiment i es va avaluar mitjançant dues campanyes específiques d’assajos en vol.Finalment, es va implementar un enfocament d’identificació de sistemes basat en Output Error Methods (OEM) per ajustar els paràmetres del model, permetent la comparació entre les dades de vol i les prediccions del model sota diferents maniobres. Els resultats mostren una forta concordança tant en la resposta dinàmica com en el comportament aerodinàmic, confirmant la idoneïtat del marc de modelatge i instrumentació proposats. Això permet, de cara al futur, la realització d’estudis futurs en sistemes parapent-arnès/pilot d’altes prestacions, basats en dades quantitatives ajudin a la comprensió i millora d’aquests sistemes.
  

• ROCA NONELL, ALEIX: On the interaction between the Linux kernel and runtime systems
  
  Autor/a: ROCA NONELL, ALEIX
  Programa: ARQUITECTURA DE COMPUTADORS
  Departament: Departament d'Arquitectura de Computadors (DAC)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 27/05/2026
  Data de lectura: 30/06/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Sala C6-E106
  Director/a de tesi: AYGUADÉ PARRA, EDUARD | BELTRAN QUEROL, VICENÇ
  Resum de tesi: La Computació d'Alt Rendiment (HPC) sustenta el descobriment científic i la innovació industrial, però el seu progrés depèn de l'eficàcia amb què les aplicacions exploten els supercomputadors moderns, compostos per milers de nodes i centenars de CPUs. La majoria dels centres de supercomputació utilitzen el nucli Linux com a base del seu Sistema Operatiu (SO). Tot i que Linux destaca en càrregues de treball seqüencials i lleugerament paral·leles, pot no ser suficient per a demandes altament paral·leles. Per salvar aquesta bretxa, els desenvolupadors recorren a models de programació que expressen el paral·lelisme mitjançant dependències fork-join o de flux de dades, delegant la distribució del treball als runtimes. Aquests simplifiquen la programació paral·lela ocultant la complexitat de Linux i permetent als desenvolupadors centrar-se en els seus algorismes. L'acoblament entre Linux i els runtimes és essencial per mapejar eficientment la càrrega de treball sobre els recursos del sistema i maximitzar la localitat espacial i temporal. Això és especialment rellevant atès que la convergència de HPC, l'anàlisi de dades i la intel·ligència artificial està transformant les càrregues de treball HPC tradicionals en un ecosistema de serveis que interactuen entre si, obrint nous reptes de cooperació.Aquesta tesi explora les oportunitats per estretar el vincle entre Linux i els runtimes des dels subsistemes d'E/S, memòria, planificació i instrumentació. Analitzem colls d'ampolla en escenaris reals i dissenyem solucions tant a nivell de nucli com d'usuari per millorar el rendiment global, el cabal i la latència.En el subsistema d'E/S, explorem la integració d'operacions bloquejants en els runtimes. Aquestes operacions són invisibles per a la gestió de CPUs del runtime i afecten la seva capacitat per mantenir-les ocupades. Una detecció més precisa podria facilitar la superposició d'E/S i còmput.En el subsistema de memòria, abordem la transició dels sistemes homogenis cap a sistemes heterogenis. Una solució transparent a nivell de nucli o runtime podria permetre que les aplicacions existents aprofitin el nou paradigma sense modificacions.En el subsistema de planificació, analitzem l'impacte del canvi de context en tasques suspensibles de granularitat fina. Aquestes aplicacions exposen gran quantitat de paral·lelisme amb petites ràfegues computacionals, cosa que suposa una càrrega tant per al runtime com per al nucli. En aquests casos, la latència del canvi de context esdevé un coll d'ampolla, i la seva millora pot incrementar considerablement el rendiment.A més, analitzem l'impacte de la sobresuscripció en càrregues de treball multiprocés i multi-runtime. Tot i que s'acostumen a evitar, l'adopció de la intel·ligència artificial els fa cada vegada més freqüents. Replantejant les polítiques de planificació, és possible millorar el rendiment de forma transparent.Finalment, en el subsistema d'instrumentació, explorem eines de perfilat per al runtime i el nucli, i els beneficis d'una solució conjunta per comprendre millor les seves interaccions, com la detecció de desequilibris causats pel soroll del SO.