Quantum Computing and HPC Techniques for Solving Microrheology and Dimensionality Reduction Problems

Resumo

Esta tesis por compendio recoge un conjunto de diez trabajos. Dichos trabajos son el fruto de nuestras numerosas colaboraciones con diferentes grupos nacionales e internacionales, y están enfocados en resolver una serie de problemas de áreas tan distintas como son la micro-reologia, el escalado multidimensional, y el tratamiento digital de imágenes. El punto en común de estos trabajos es que todos ellos utilizan la computación de alto rendimiento (HPC) y la computación cuántica como herramientas para solucionar los mencionados problemas. Estos dos paradigmas de computación no se utilizan como dos alternativas excluyentes una de la otra, sino como enfoques totalmente complementarios que permiten optimizar aún más las soluciones alcanzadas por cada uno de los paradigmas por separado. En el caso de la micro-reologia, se consigue extender mediante HPC un modelo físico ya existente, así como acelerar aún más la parte más costosa del cálculo involucrado en la extensión de dicho modelo mediante computación cuántica.En el caso del escalado multidimensional, los resultados obtenidos están enfocados en permitir que la técnica de reducción más costosa en términos computacionales sea viable en tiempo y consumo energético. Finalmente, en el campo del tratamiento digital de imágenes hemos aplicado con éxito la técnica anterior como parte de un algoritmo mayor llamado ISOMAP que está enfocado en la clasificación de cierto tipo de imágenes. A la par que hemos obtenido un primer prototipo de binarizador para computadores cuánticos que mejora a los existentes en la literatura como primer paso en nuestra carrera por construir un circuito mayor que nos permita mejorar ciertas partes de ISOMAP utilizando el paradigma cuántico. Una aportación importante de estos trabajos viene de la mano de los numerosos diseños de circuitos cuánticos propuestos,que optimizan los disponibles en el estado del arte. Además, como complemento de estos 10 trabajos principales, y dentro de las tres áreas citadas, también se expone la lista de las más de 30 aportaciones a congresos nacionales e internacionales.