Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 27/03/2025

• MÜLLER RIGAT, GUILLEM-JACOB: Certifying quantum resources in many-body systems from accessible observables
  
  Autor/a: MÜLLER RIGAT, GUILLEM-JACOB
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: FOTÓNICA
  Departamento: Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 18/02/2025
  Fecha de lectura: 27/03/2025
  Hora de lectura: 09:00
  Lugar de lectura: Elements room and online https://teams.microsoft.com/l/meetup-join/19%3ameeting_OWRjZmVmNzctMDA5MC00OGJiLWFiMjYtNDEyMWI0NzhkYjY5
  Director/a de tesis:
  Resumen de tesis: Esta tesis tiene como objetivo principal desarrollar herramientas teóricas confiables para certificar la preparación de estados entrelazados y otras correlaciones cuánticas en sistemas de muchos cuerpos a partir de observables accesibles. Al hacerlo, reconciliamos diversas medidas teóricas de la información con el laboratorio mediante la construcción de criterios que puedan ser probados en experimentos actuales. En el transcurso de este trabajo, abordamos la certificación de varios recursos relacionados con el entrelazamiento cuántico, desde la coherencia hasta la no localidad de Bell. Un aspecto común entre estos recursos es su convexidad, es decir, el hecho de que el contenido de recurso no puede ser producido ni amplificado por la mera mezcla estadística de diferentes estados. Esta observación es también una propiedad técnica clave para casi todas nuestras contribuciones. Aquí, nos enfocamos en aquellos sistemas de muchos cuerpos que son más fácilmente analizados mediante observables colectivos o invariantes bajo permutaciones, como las colectividades de espines o los condensados de Bose-Einstein de espines. En este sentido, las simetrías de los observables pueden aprovecharse para construir criterios de entrelazamiento con una escalabilidad más favorable.El contenido de recurso de un sistema físico se certifica a partir de las estadísticas que produce. Dentro del formalismo cuántico, tales estadísticas están codificadas en la matriz densidad, que se reconstruye basándose en información finita obtenida experimentalmente. Comenzamos la tesis describiendo un protocolo práctico asistido por aprendizaje automático para mejorar y reducir el ruido en la inferencia de dichas estadísticas en escenarios realistas. Posteriormente, discutimos la certificación de entrelazamiento útil para metrología introduciendo un algoritmo simple para evaluar la mínima información cuántica de Fisher compatible con un conjunto arbitrario de valores medios. Nuestro enfoque permite mejorar sistemáticamente criterios muy utilizados y revelar la sensibilidad de los estados de muchos cuerpos con un esfuerzo experimental mínimo.A continuación, abordamos la detección de entrelazamiento a partir de promedios e incertidumbres de observables colectivos, formulando una única condición que prueba un conjunto de criterios, incluidos aquellos propuestos en el pasado en forma de desigualdades. Aplicamos nuestro enfoque para descubrir nuevos criterios de entrelazamiento diseñados específicamente para condensados de Bose-Einstein y basados en medidas de poblaciones en los subniveles de Zeeman. También discutimos, hasta cierto punto, la certificación del número de Schmidt, la medida central del entrelazamiento bipartito, utilizando observables similares. Luego, abordamos el problema inverso de detectar estados separables mediante técnicas matemáticas basadas en mapas positivos invertibles.La última parte de la tesis está dedicada a la no localidad de Bell, una de las formas más fuertes de no clasicidad más allá del entrelazamiento cuántico. Primero escalamos los criterios de dimensión de Bell, es decir, criterios cuya violación señala la imposibilidad de explicar las estadísticas inferidas con un espacio de Hilbert de una dimensión local dada, al régimen de muchos cuerpos. En particular, proponemos que la profundidad de violación de una desigualdad de Bell puede usarse para certificar de manera robusta el número de qutrits en un conjunto. Cerramos la tesis presentando un enfoque basado en datos para detectar no localidad de Bell a partir de correlaciones de espín de uno y dos cuerpos promediadas sobre todas las permutaciones de las partículas. Esta metodología nos permite descubrir desigualdades de Bell más potentes especialmente diseñadas para estados de muchos cuerpos con interés físico.
  

Fecha de lectura: 28/03/2025

• VILAR ALGUERÓ, RICARD: QUANTUM ANALOGS OF CLASSICAL CODES
  
  Autor/a: VILAR ALGUERÓ, RICARD
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: MATEMÁTICA APLICADA
  Departamento: Facultad de Matemáticas y Estadística (FME)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 07/03/2025
  Fecha de lectura: 28/03/2025
  Hora de lectura: 09:30
  Lugar de lectura: Sala de Juntes de la FME, Edifici U, Campus Sud
  Director/a de tesis: BALL MARKS, SIMEON MICHAEL
  Resumen de tesis: El enfoque principal de esta tesis son los códigos estabilizadores, un tipo de código de corrección de errores utilizado para corregir la información cuántica que ha sido corrompida por el ruido. Introducimos varias nuevas construcciones generales de códigos estabilizadores. En particular, utilizamos una de estas construcciones para definir códigos de CRC cuánticos, un código de corrección de errores que se utiliza en información clásica para corregir errores en ráfaga. Mostramos cómo utilizar una versión cuántica de dichos códigos para corregir errores en ráfaga en sistemas de bits cuánticos. Incluimos una descripción geométrica de los códigos estabilizadores, ampliando construcciones previas que solo funcionan para el caso de qubits a sistemas cuánticos en los que las partículas cuánticas tienen dimensión local p, donde p es cualquier número primo. Finalmente, reducimos el problema de determinar cuándo un código de Reed-Solomon generalizado está contenido en su dual hermitiano y, por lo tanto, puede ser utilizado para construir un código estabilizador. Esta reducción nos permite determinar la longitud más corta y más larga de los códigos de Reed-Solomon generalizados que están contenidos en su dual hermitiano, verificando una conjetura de Grassl y Rötteler.
  

Fecha de lectura: 31/03/2025

• HERNÁNDEZ CHULDE, CARLOS EFRÉN: Software defined networking for autonomous and secure optical networks
  
  Autor/a: HERNÁNDEZ CHULDE, CARLOS EFRÉN
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  Programa: TEORÍA DE LA SEÑAL Y COMUNICACIONES
  Departamento: Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones (TSC)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 04/03/2025
  Fecha de lectura: 31/03/2025
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: CASELLAS REGI, RAMON | MARTINEZ RIVERA, RICARDO VICTOR
  Resumen de tesis: La creciente complejidad y exigencias de las redes de telecomunicaciones modernas hacen necesario el desarrollo de sistemas autónomos y seguros que garanticen unas comunicaciones eficientes, fiables y seguras. La integración de tecnologías avanzadas como la Inteligencia Artificial (IA) y el Aprendizaje Automático (ML) junto con la Distribución Cuántica de Claves (QKD) en las redes ópticas responde a estas necesidades. Esta integración permite la creación de redes que pueden automatizar eficientemente sus operaciones al tiempo que garantizan los más altos estándares de seguridad. En este contexto, esta tesis explora el uso de Redes Definidas por Software (SDN) para el avance de redes ópticas autónomas y seguras, en particular Redes Ópticas Elásticas (EONs). La investigación se centra en la mejora de la eficiencia y la seguridad de las redes para hacer frente a la creciente complejidad y demanda de comunicaciones seguras, de alta capacidad y baja latencia.La tesis doctoral investiga la aplicación de ML, específicamente Aprendizaje Profundo por Refuerzo (DRL) y Redes Neuronales Gráficas (GNN) para abordar retos clave en la gestión y optimización de EONs. El objetivo principal es desarrollar soluciones autónomas e inteligentes para el aprovisionamiento dinámico de servicios, la asignación de recursos y la gestión del espectro. Una aportación significativa de este trabajo es el desarrollo de novedosos enfoques basados en DRL para el enrutamiento y la asignación del espectro (RSA). Estos métodos están diseñados para gestionar de forma adaptativa los recursos de red en tiempo real, superando las limitaciones de los algoritmos RSA tradicionales y estáticos. Al considerar la latencia como un factor clave, el mecanismo RSA basado en DRL garantiza el aprovisionamiento eficiente de aplicaciones sensibles a la latencia y mejora las métricas generales de rendimiento de la red, como la latencia y el rendimiento. La tesis también examina el aprovisionamiento dinámico y la ubicación óptima de funciones de red virtuales (VNF) mediante DRL y GNN. Esta combinación de tecnologías permite una asignación más eficiente de los requisitos de recursos a la infraestructura física, facilitando sistemas de gestión de red escalables y flexibles.La investigación también incluye una validación experimental de las soluciones propuestas. Se implementó una prueba de concepto (PoC) para demostrar la integración de los modelos DRL en un plano de control SDN. Para ello se externalizó el cálculo de la ruta a una entidad dedicada que asiste al controlador SDN en la función de selección de ruta y espectro. Los resultados experimentales confirmaron la aplicabilidad práctica del enfoque DRL para apoyar funciones de control seleccionadas en infraestructuras EON operativas.Además, la investigación explora la coexistencia de la Distribución de Claves Cuánticas Variable Continua (CV-QKD) y los canales clásicos dentro de las EON, lo que resulta esencial para garantizar la seguridad de las comunicaciones en la era de la computación cuántica. Para abordar el reto de las interferencias de ruido de los canales clásicos de alta potencia sobre los canales cuánticos sensibles, la tesis introduce estrategias de asignación dinámica del espectro aprovechando SDN. Estas estrategias optimizan el uso de los recursos espectrales y minimizan las interferencias de ruido, garantizando un funcionamiento seguro y eficiente de la red integrada.En resumen, esta tesis aporta avances significativos en el campo de las redes ópticas autónomas y seguras mediante la integración de técnicas avanzadas de ML, contribuyendo al desarrollo de EON ágiles, de alta capacidad, fiables y seguras para las telecomunicaciones del futuro.
  

Fecha de lectura: 02/04/2025

• PÉREZ I GONZALO, RAÜL: End-to-end learning for wind turbine blades: from imagery data to defect repair recommendations
  
  Autor/a: PÉREZ I GONZALO, RAÜL
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: AUTOMÁTICA, ROBÓTICA Y VISIÓN
  Departamento: Instituto de Robótica e Informática Industrial (IRI)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 26/02/2025
  Fecha de lectura: 02/04/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Sala d'Actes de la Facultat de Matemàtiques i Estadística (FME) de la Universitat Politècnica de Catalunya, C/de Pau Gargallo, 14, 08028 Barcelona
  Director/a de tesis: AGUDO MARTÍNEZ, ANTONIO
  Resumen de tesis: La dependencia de la Unión Europea (UE) a fuentes de energía externas subraya la urgencia de garantizar la seguridad y asequibilidad energética, destacando la transición hacia energías renovables como la energía eólica como una solución clave. Sin embargo, los altos costos del mantenimiento de turbinas eólicas debido a su exposición a condiciones adversas, que representan el 30% del costo de producción, limitan su eficiencia. Las inspecciones y reparaciones actuales requieren detener las turbinas, lo que incrementa el tiempo de inactividad y los costos operativos. Por ello, es crucial desarrollar soluciones innovadoras que permitan detectar y reparar defectos de forma temprana.Esta tesis propone un sistema integral para evaluar las palas de turbinas eólicas, abarcando desde la detección de defectos y su gravedad hasta la planificación de reparaciones y el análisis de su impacto en la generación de energía. El sistema automatiza y optimiza las tareas de mantenimiento mediante técnicas avanzadas de análisis de imágenes. En particular, se centra en la transmisión eficiente de imágenes que preserven su calidad y la generación de evaluaciones detalladas para diseñar estrategias de reparación consistentes y efectivas.Para ello, se desarrollan un conjunto de algoritmos especializados en segmentar imágenes de palas capturadas bajo diversas condiciones ambientales, identificando con precisión las regiones de interés y simplificando las tareas posteriores de compresión y detección de defectos. Primero, se presenta el modelo Blade U-Net, que incorpora una regularización basada en campos aleatorios condicionales densos, así como un posprocesamiento iterativo mediante el algoritmo de relleno de agujeros y los bosques aleatorios no supervisados. También se implementan dos marcos de análisis de discriminante profundo para mejorar la separabilidad de las regiones, junto con el modelado probabilístico de arquitecturas no lineales para obtener límites precisos y robustos de las palas. Finalmente, se integran algoritmos complementarios con un enfoque de clasificación modular por crecimiento de regiones para condiciones de escasez de datos y modelos generativos preentrenados basados en difusión con aumento de datos tanto en los espacios latentes como en los de imágenes. Estas herramientas garantizan una detección robusta y generalizable, incluso para imágenes con texturas complejas y en diferentes condiciones de inspección adversas. Además, demostramos su rendimiento significativamente superior en comparación con las técnicas existentes.La segunda parte de la tesis aborda la gestión eficiente de grandes volúmenes de datos de alta resolución mediante la compresión adaptativa. A diferencia de los métodos tradicionales, que tienden a sacrificar detalles cruciales, nuestro enfoque aprovecha la segmentación para realizar una compresión selectiva de alta fidelidad en las regiones de interés, mientras comprime de manera más agresiva las áreas no relevantes. Entre las contribuciones principales destacan modelos de codificación de variables latentes anidadas y un esquema de codificación bits-back paralelizable, diseñado específicamente para aplicaciones industriales, alcanzando un rendimiento de última generación mientras se reduce sustancialmente el costo computacional. Además, la integración de este enfoque con el modelo multitarea de detección de defectos permite realizar diagnósticos más precisos y rápidos, minimizando el impacto en las operaciones de las turbinas y reduciendo la interrupción de la producción de energía.En conjunto, esta tesis presenta una jerarquía integral de algoritmos, desde niveles bajos hasta altos, diseñados para agilizar el diagnóstico y la reparación de turbinas eólicas. Estos desarrollos permiten automatizar la localización, clasificación y priorización de defectos en las palas, optimizando los cronogramas de mantenimiento y reduciendo significativamente el tiempo de inactividad y los costos operativos.
  

Fecha de lectura: 04/04/2025

• UGRINOVIC KEHDY, NICOLAS: Modeling and Reconstruction of 3D Humans under Context
  
  Autor/a: UGRINOVIC KEHDY, NICOLAS
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INTELIGENCIA ARTIFICIAL
  Departamento: Departamento de Ciencias de la Computación (CS)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 05/02/2025
  Fecha de lectura: 04/04/2025
  Hora de lectura: 15:00
  Lugar de lectura: Sala de Juntes de la FME
  Director/a de tesis: SANFELIU CORTES, ALBERTO | MORENO NOGUER, FRANCESC D'ASSIS
  Resumen de tesis: El estudio de los seres humanos y su comportamiento a través del análisis de imágenes y vídeos ha sido durante mucho tiempo un tema central en la visión artificial. La reconstrucción y el modelado del comportamiento humano han ganado cada vez más atención debido a sus posibles aplicaciones en entornos virtuales, como la realidad aumentada y la realidad virtual, los deportes, la moda y la industria cinematográfica. A pesar de este creciente interés, capturar y generar con precisión la pose y el movimiento en 3D de los seres humanos sigue siendo un desafío importante, principalmente debido a la gran diversidad de movimientos humanos y la complejidad inherente del cuerpo humano. Además, la capacidad de capturar y replicar interacciones humanas sutiles (como un abrazo) que los seres humanos comprenden intuitivamente sigue siendo un obstáculo importante para las máquinas. Esta complejidad surge de la necesidad de una comprensión profunda del mundo físico, sus limitaciones y las formas matizadas en que los seres humanos interactúan con él.Esta tesis presenta el desarrollo de varias metodologías para reconstruir y modelar varios aspectos de los seres humanos en 3D, incluida la forma, la pose y el movimiento detallados, principalmente a partir de imágenes RGB. Se hace especial hincapié en capturar o incorporar información contextual como información adicional. En primer lugar, presentamos un método para modelar la forma corporal detallada de individuos, que incluye elementos como la ropa en una amplia gama de poses. Posteriormente, el enfoque se desplaza a la estimación simultánea de la pose de múltiples individuos, en la que se emplean restricciones de escena para mejorar la precisión de estas estimaciones. Este enfoque aborda los desafíos fundamentales de la profundidad y la ambigüedad de escala inherentes a la reconstrucción 3D. Luego, el trabajo se extiende al dominio temporal, para reconstruir individuos que interactúan, particularmente en escenarios que involucran interacciones cercanas. Un desafío significativo en tales situaciones es la falta de cumplimiento de las leyes físicas, como las colisiones corporales. Para abordar esto, integramos un simulador de física con todas las funciones dentro de un proceso de estimación de movimiento para tener en cuenta estas inconsistencias físicas. Por último, proponemos un método capaz de generar movimiento humano que interactúa con un entorno virtual. Todos los métodos propuestos han sido sometidos a una evaluación exhaustiva.En resumen, esta tesis presenta un conjunto de herramientas para el modelado y reconstrucción de humanos en 3D, avanzando el campo hacia una captura y recreación más precisa del comportamiento realista de los humanos virtuales, con un énfasis particular en sus interacciones con su entorno circundante.