Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 26/06/2026

• CHEN, YAOGANG: Multi-Temporal Polarimetric InSAR Deformation Monitoring Considering Spatiotemporal Scattering Variability
  
  Autor/a: CHEN, YAOGANG
  Programa: TEORÍA DE LA SEÑAL Y COMUNICACIONES
  Departamento: Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones (TSC)
  Modalidad: Convenio Cotutela + Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 28/05/2026
  Fecha de lectura: 26/06/2026
  Hora de lectura: 08:00
  Lugar de lectura: Room 214 of the Geosciences Building,
  Director/a de tesis: MALLORQUI FRANQUET, JORDI JOAN | HU, JUN
  Resumen de tesis: La interferometría radar de apertura sintética (InSAR) permite medir deformaciones superficiales con precisión milimétrica en grandes áreas y durante largos periodos, por lo que se ha convertido en una herramienta clave para la monitorización de riesgos geológicos y la evaluación de la seguridad de infraestructuras. Sin embargo, en entornos naturales con vegetación densa, actividad agrícola intensa o fuertes perturbaciones superficiales, las rápidas variaciones de los mecanismos de dispersión suelen provocar una pérdida severa de coherencia, lo que limita significativamente la precisión y la densidad de la monitorización de deformaciones. Gracias al desarrollo del radar polarimétrico de apertura sintética (PolSAR), el InSAR polarimétrico multitemporal (MT-PolInSAR) incorpora observaciones multipolarizadas y mejora el rendimiento del InSAR en escenarios complejos de baja coherencia. No obstante, los métodos MT-PolInSAR existentes aún presentan dos limitaciones principales: consideran de forma insuficiente la variabilidad espacial y temporal de los mecanismos de dispersión, y no aprovechan plenamente la información complementaria de los dominios polarimétrico, temporal y espacial dentro de un marco unificado.Para abordar estos problemas, esta tesis estudia la optimización de fase y la monitorización de deformación mediante MT-PolInSAR en condiciones de baja coherencia. Aprovechando la redundancia y la información de dispersión contenidas en los datos SAR polarimétricos, se desarrolla una metodología sistemática que incluye filtrado homogéneo para conjuntos de datos pequeños, optimización polarimétrica de fase con mecanismos de dispersión espacialmente variables, optimización conjunta en los dominios temporal y polarimétrico, y procesamiento secuencial casi en tiempo real.En primer lugar, se propone un método de filtrado homogéneo para conjuntos pequeños de MT-PolInSAR. Mediante la introducción de estructuras de covarianza espacial y el aprovechamiento conjunto de la redundancia temporal y polarimétrica, el método mejora la discriminación de píxeles y aumenta la relación señal-ruido. Los experimentos con datos simulados y con datos del aeropuerto de Barcelona muestran una mejor calidad de fase, una estimación de coherencia más estable y una mejor preservación de las estructuras espaciales.En segundo lugar, se propone un método mejorado de optimización de fase polarimétrica, denominado ImESPO, para considerar la variación espacial de los mecanismos de dispersión. A diferencia de los métodos convencionales, el método propuesto incorpora explícitamente la heterogeneidad local durante la proyección polarimétrica. Los resultados muestran que ImESPO logra ganancias de coherencia más estables y una mejor consistencia de fase en áreas heterogéneas, con una mejora superior al 20 % en la precisión de estimación de fase.En tercer lugar, se desarrolla un modelo de optimización conjunta de fase que combina las dimensiones temporal y polarimétrica, denominado JPTPO. Al modelar ambas dimensiones dentro de un marco estadístico unificado, el método mejora la consistencia de fase y la estabilidad de la inversión de deformación en datos simulados y reales.Finalmente, se propone un método de monitorización de deformación MT-PolInSAR casi en tiempo real para escenarios de decorrelación rápida. Aplicado al seguimiento de deslizamientos en la zona de Fengjie, en el embalse de las Tres Gargantas, el método incrementa la densidad de medición en un factor de cuatro y mejora la precisión de monitorización del 18,4 % al 71,8 %, manteniendo la capacidad de procesamiento casi en tiempo real.En conjunto, esta tesis amplía la teoría y la metodología de MT-PolInSAR para la monitorización de deformaciones en entornos complejos de baja coherencia, y proporciona nuevas soluciones para la monitorización continua y de alta precisión de deslizamientos y otros riesgos geológicos.
  

Fecha 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 Y APLICADA
  Departamento: Departamento de Física (FIS)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 19/05/2026
  Fecha de lectura: 29/06/2026
  Hora de lectura: 10:00
  Lugar de lectura: Sala Polivalent de l'edifici A del Campus Diagonal-Besòs
  Director/a de tesis: CAZORLA SILVA, CLAUDIO | SAUCEDO SILVA, EDGARDO ADEMAR
  Resumen de tesis: Comprender cómo los mecanismos a escala atómica gobiernan el transporte iónico y electrónico es crucial para el diseño de materiales energéticos de próxima generación. En este trabajo, combinamos simulaciones de primeros principios y técnicas de aprendizaje automático para proporcionar enfoques predictivos y transferibles para la modelización y la comprensión, a escala atomística, de electrolitos de estado sólido y materiales fotovoltaicos basados en calcohaluros de pnictógenos (MChX, con M = Bi, Sb; Ch = S, Se; y X = I, Br).Nuestros cálculos de primeros principios y los estudios de aprendizaje no supervisado revelaron que la difusión iónica en electrolitos de estado sólido está gobernada fundamentalmente por el movimiento correlacionado de múltiples iones. Estos eventos cooperativos están fuertemente influenciados por las vibraciones de la red cristalina, vinculando la conductividad iónica tanto a la dinámica vibracional como a las propiedades elásticas de las red cristalina no difusiva. Se identificaron longitudes de correlación características, notablemente independientes de la temperatura, que proporcionan nuevos descriptores para el diseño de conductores iónicos rápidos. Además, se desarrollaron una base de datos exhaustiva de simulaciones de primeros principios y herramientas de análisis automatizado, ofreciendo una plataforma escalable para comprender el transporte iónico en diversas familias de materiales y composiciones.De forma paralela, simulaciones de primeros principios combinadas con aprendizaje profundo y modelización a nivel de dispositivo permitieron identificar y validar experimentalmente soluciones sólidas basadas en MChX con bandas prohibidas ajustables (1.2–2.1 eV) y coeficientes de absorción elevados (hasta 66 μm⁻¹), demostrando el potencial de los tándems MChX para alcanzar corrientes de cortocircuito superiores a 18 mA/cm². Cálculos ab initio adicionales revelaron que las vacantes de calcógeno actúan como centros no radiativos dominantes en MChX, lo que podría limitar las eficiencias hasta un 24% en BiSeI. Sin embargo, se demostró que la sustitución aniónica dirigida y las condiciones de síntesis adecuadas pueden suprimir estos centros de recombinación perjudiciales.En conjunto, el trabajo realizado durante este doctorado establece marcos generalizables que conectan los mecanismos atomísticos con el rendimiento macroscópico de los dispositivos. Las metodologías introducidas son fácilmente transferibles a otras familias de materiales y aplicaciones funcionales, proporcionando una hoja de ruta para el diseño racional de tecnologías energéticas sostenibles y de alto rendimiento.
  

• SRIVASTAVA, ANUBHAV KUMAR: Quantum simulations of spin systems for optimal quantum metrology
  
  Autor/a: SRIVASTAVA, ANUBHAV KUMAR
  Programa: FOTÓNICA
  Departamento: Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 01/06/2026
  Fecha de lectura: 29/06/2026
  Hora de lectura: 10:30
  Lugar de lectura: Mir-Puig Elements
  Director/a de tesis: LEWENSTEIN, MACIEJ | PLODZIEN, MARCIN
  Resumen de tesis: La mecánica cuántica limita y a la vez potencia la medición de precisión: el principio de incertidumbre impone límites fundamentales a la estimación de parámetros, que recursos como el entrelazamiento y la superposición permiten saturar. La metrología cuántica desarrolla protocolos que explotan estados de sonda no clásicos y procesamiento óptimo de datos para superar el límite cuántico estándar. En la práctica, sin embargo, esta ventaja exige resolver tres problemas: diseñar sondas de muchos cuerpos experimentalmente viables con sensibilidad casi óptima, certificar recursos metrológicos a partir de datos de medición incompletos e implementar esquemas de lectura óptimos que sigan siendo tratables a gran escala. Esta tesis desarrolla un marco unificado para los tres retos, combinando simulación cuántica, optimización convexa y técnicas de sombra clásica para acercar la metrología cuántica mejorada a la realidad experimental.La primera parte aborda la termometría cuántica a escala nano y subnanokelvin. Empleando la información cuántica de Fisher (QFI) como medida de sensibilidad, mostramos que un sistema experimentalmente accesible de fermiones sin espín en una red óptica unidimensional, descrito por el modelo de Rice–Mele (RM), constituye un termómetro cuántico local casi óptimo, próximo al límite fundamental de Cramér–Rao. Caracterizamos cómo los regímenes topológico y trivial, el llenado de la red y un potencial escalonado sintonizable controlan su sensibilidad, y que la sonda se termaliza con un baño acoplado sin perturbarlo. Además, analizamos un esquema global basado en tomografía de sombra clásica de estados térmicos y comparamos su complejidad de muestra con los protocolos estándar.La segunda parte desarrolla dos herramientas complementarias para la detección cuántica mejorada y su certificación. Presentamos un sensor basado en un trímero de Kitaev frustrado cuya respuesta espectral no lineal implementa un detector rectificador con umbral: para una señal omnidireccional de media cero la fase acumulada se anula por debajo de un umbral sintonizable y, por encima, es proporcional al segundo momento de la señal. Las configuraciones multitrímero entrelazadas alcanzan sensibilidad limitada por Heisenberg. Luego formulamos un programa semidefinido (SDP) que calcula la QFI mínima compatible con datos incompletos de valores esperados, dando cotas inferiores rigurosas sin tomografía de estado completa. Aplicado a estados de gato multicabezales generados por la dinámica de torsión de un eje, el SDP certifica la utilidad metrológica a partir de momentos de bajo orden con mayor rigor que las desigualdades de compresión convencionales.La tercera parte aborda la brecha entre los esquemas de medición óptimos y las mediciones alcanzables en las plataformas cuánticas actuales. El observable óptimo que satura la cota cuántica de Cramér–Rao es genéricamente un operador altamente no local cuyo peso de Pauli crece con el tamaño del sistema. Introducimos la lente de Clifford, un marco en el que circuitos de Clifford simulables clásicamente transforman el observable óptimo en un operador de peso de Pauli reducido, reenfocando la información de fase distribuida en menos qubits. Establecemos una correspondencia entre códigos correctores de errores cuánticos y construcciones interferométricas que imponen un retroceso de fase determinista, y desarrollamos protocolos de tomografía de sombra parcial metrológicamente suficientes que preservan la QFI completa. Los esquemas resultantes requieren exponencialmente menos muestras que la estimación de sombra ingenua y se validan en sistemas de resonancia magnética nuclear (RMN) en estado líquido de hasta 15 qubits.En conjunto, demostramos que es posible una metrología cuántica casi óptima con sondas accesibles, certificación eficiente en datos y lectura escalable, lo que ofrece una vía unificada desde los límites metrológicos fundamentales hasta la detección cuántica práctica.
  

Fecha 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: CIENCIA Y TECNOLOGÍA AEROESPACIALES
  Departamento: Departamento de Física (FIS)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 02/06/2026
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: CASAS PIEDRAFITA, JAIME OSCAR | ORTEGA AGODINO, ENRIQUE
  Resumen de tesis: A pesar de los avances sustanciales en el diseño, desarrollo y análisis de los sistemas parapente-arnés/piloto de alto rendimiento, los métodos de evaluación siguen siendo predominantemente cualitativos y dependen en gran medida de los ensayos de prueba y error. Los datos experimentales cuantitativos en vuelo para estas configuraciones continúan siendo escasos, y los modelos tradicionales de parafoil–payload menudo no logran capturar la geometría compleja, las interacciones aerodinámicas y el comportamiento dinámico característicos de los parapentes modernos de alto rendimiento.Esta tesis propone un marco integrado que combina un modelo dinámico de alta fidelidad, específicamente adaptado para estos sistemas además de una plataforma instrumental de bajo coste para la validación del modelo mediante datos experimentales de vuelo. Se deriva un modelo dinámico no lineal de ocho grados de libertad del sistema parapente-arnés/piloto de alto rendimiento, incorporando explícitamente los efectos de masa aparente. Las fuerzas y momentos aerodinámicos se obtienen acoplando el modelo a un solver basado en el método de Horseshoe Vortex Method (HVM), fundamentado en la teoría de la línea sustentadora de Prandtl y ampliado con correcciones de resistencia viscosa derivadas de las polares del perfil aerodinámico. Permitiendo el cálculo directo de las cargas aerodinámicas a partir de la arquitectura real de la vela. Refinamientos adicionales son incorporados para la fidelidad del modelo, incluyendo un modelo aerodinámico paramétrico del conjunto arnés/piloto, una formulación generalizada de la resistencia aerodinámica de las líneas de suspensión y una representación distribuida de la acción de frenado a lo largo de la envergadura y cuerda.Para respaldar la validación del modelo y generar un conjunto de datos cuantitativos, se desarrolló una plataforma instrumental modular, inalámbrica y de bajo coste. Esta integra acelerómetros, giroscopios, magnetómetros; sensores de presión barométrica, temperatura y humedad, junto con un módulo GPS y una sonda multiorificio instalada en una de las líneas del sistema parapente. La plataforma se implementó en un parapente comercial de alto rendimiento y se evaluó mediante dos campañas específicas de ensayos en vuelo.Finalmente, se implementó un enfoque de identificación de sistemas basado Output Error Methods (OEM) para ajustar los parámetros del modelo, permitiendo la comparación entre los datos de vuelo y las predicciones del modelo bajo diferentes maniobras. Los resultados muestran una fuerte concordancia tanto en la respuesta dinámica como en el comportamiento aerodinámico, confirmando la idoneidad del marco de modelado e instrumentación propuestos. Esto permite futuros estudios orientados a parapentes-arnés/piloto de altas prestaciones, con datos cuantitativos que ayuden al entendimiento y mejora de estos sistemas.
  

• ROCA NONELL, ALEIX: On the interaction between the Linux kernel and runtime systems
  
  Autor/a: ROCA NONELL, ALEIX
  Programa: ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
  Departamento: Departamento de Arquitectura de Computadores (DAC)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 27/05/2026
  Fecha de lectura: 30/06/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Sala C6-E106
  Director/a de tesis: AYGUADÉ PARRA, EDUARD | BELTRAN QUEROL, VICENÇ
  Resumen de tesis: La Computación de Alto Rendimiento (HPC) sustenta el descubrimiento científico y la innovación industrial, pero su progreso depende de la eficacia con que las aplicaciones explotan los supercomputadores modernos, compuestos por miles de nodos y cientos de CPUs. La mayoría de los centros de supercomputación utilizan el núcleo Linux como base de su Sistema Operativo (SO). Aunque Linux destaca en cargas de trabajo secuenciales y ligeramente paralelas, puede no ser suficiente para demandas altamente paralelas. Para salvar esta brecha, los desarrolladores recurren a modelos de programación que expresan el paralelismo mediante dependencias fork-join o de flujo de datos, delegando la distribución del trabajo en los runtimes. Estos simplifican la programación paralela ocultando la complejidad de Linux y permitiendo a los desarrolladores centrarse en sus algoritmos. El acoplamiento entre Linux y los runtimes es esencial para mapear eficientemente la carga de trabajo sobre los recursos del sistema y maximizar la localidad espacial y temporal. Esto es especialmente relevante dado que la convergencia de HPC, el análisis de datos y la inteligencia artificial está transformando las cargas de trabajo HPC tradicionales en un ecosistema de servicios que interactúan entre sí, abriendo nuevos retos de cooperación.Esta tesis explora las oportunidades para estrechar el vínculo entre Linux y los runtimes desde los subsistemas de E/S, memoria, planificación e instrumentación. Analizamos cuellos de botella en escenarios reales y diseñamos soluciones tanto a nivel de núcleo como de usuario para mejorar el rendimiento global, el caudal y la latencia.En el subsistema de E/S, exploramos la integración de operaciones bloqueantes en los runtimes. Estas operaciones son invisibles para la gestión de CPUs del runtime y afectan a su capacidad para mantenerlas ocupadas. Una detección más precisa podría facilitar la superposición de E/S y cómputo.En el subsistema de memoria, abordamos la transición de los sistemas homogéneos hacia sistemas heterogéneos. Una solución transparente a nivel de núcleo o runtime podría permitir que las aplicaciones existentes aprovechen el nuevo paradigma sin modificaciones.En el subsistema de planificación, analizamos el impacto del cambio de contexto en tareas suspendibles de granularidad fina. Estas aplicaciones exponen gran cantidad de paralelismo con pequeñas ráfagas computacionales, lo que supone una carga tanto para el runtime como para el núcleo. En estos casos, la latencia del cambio de contexto se convierte en un cuello de botella, y su mejora puede incrementar considerablemente el rendimiento.Además, analizamos el impacto de la sobresuscripción en cargas de trabajo multiproceso y multi-runtime. Aunque suelen evitarse, la adopción de la inteligencia artificial los hace cada vez más frecuentes. Replanteando las políticas de planificación, es posible mejorar el rendimiento de forma transparente.Finalmente, en el subsistema de instrumentación, exploramos herramientas de perfilado para el runtime y el núcleo, y los beneficios de una solución conjunta para comprender mejor sus interacciones, como la detección de desequilibrios causados por el ruido del SO.