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En este trabajo se ha desarrollado teórica y experimentalmente, una analogía completa entre el procesamiento de imágenes con iluminación coherente y el modelo circuital de computación cuántica. Se ha probado la validez de la analogía mediante la simulación óptica de algoritmos de relevancia en procesamiento cuántico de la información. Se ha discutido la representación óptica de los estados cuánticos como imágenes espacialmente organizadas y se han diseñado estrategias de simulación óptica de las evoluciones temporales unitarias a partir de la representación óptica de las compuertas cuánticas universales. Los operadores unitarios de un qbit son representados mediante procesadores ópticos coherentes donde las funciones de entrada y salida codifican los estados cuánticos inicial y final de la evolución temporal. Dicha representación, incluye corrimientos de fase sobre la codificación de los estados en los planos de entrada y salida y utiliza una red de transmisión de fase en el plano de Fourier como función de transferencia. La compuerta CNOT sobre el espacio de dos qbits completa el conjunto de compuertas cuánticas universales y es simulada mediante un prisma cúbico que permuta las amplitudes complejas asociadas a un par de rayos luminosos adyacentes. Los aportes originales del trabajo, enfatizan la validez de la analogía desarrollada y consisten en la implementación experimental de tres algoritmos cuya relevancia en información cuántica es no solo histórica o académica sino decisiva por sus potenciales aplicaciones. Se han realizado implementaciones ópticas del algoritmo de Deutsch, de la caminata al azar cuántica y finalmente del proceso de teleportación. En todos los casos, se han obtenido resultados experimentales que demuestran la viabilidad de las simulaciones ópticas de cada proceso y se han disutido sus derivaciones conceptuales, sus limitaciones y sus posibles aplicaciones. In this work, it has developed in a theoretical and experimental way, a complete analogy between the image processing with coherent optical fields and the circuital model of quantum computation. The validity of the analogy by means of optical simulations of quantum algorithms with relevance in quantum information processing was proven. The optical representation of quantum states as spatially organized images and the strategies of optical simulation of the universal quantum gates were discussed. The single qbit gates are represented by means of coherent optical processors where the input and output signals are used for encode the initial and final quantum states of the temporal evolution. This representation, includes phase shifts on the codified states in the input and output planes and make use of a phase grating in the Fourier plane as the transfer function of the system. CNOT gate on two qbit space completes the set of universal quantum gates and it is simulated by means of a cube prim that flips the complex amplitude of the electromagnetic field associated with a pair of adjacent rays. The original contributions of this work, emphasize the validity of the developed analogy and consist in the optical implementation of three quantum algorithm whose relevance in quantum information are not only historical and academical but also crucial for its possible applications. Optical implementations of the Deutsch algorithm, the quantum random walk and finally of the quantum teleportation process have been performed. In all cases experimental results that demonstrates the viability of the optical simulations of these processes were obtained and their conceptual derivations, their limitations and their possible applications were discussed. Fil: Francisco, Diego Hernán. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

En las áreas relacionadas con la tecnología de la información, una de las mayores tendencias es buscar las combinaciones de técnicas ópticas y electrónicas que mejor se adapten a cada aplicación. Por lo tanto, la posibilidad de realizar las tareas computacionalmente intensas con métodos ópticos es altamente prometedora. Dentro de este contexto, en esta Tesis se propone abordar diversos problemas del procesado óptico aprovechando las ventajas que ofrece la transformada wavelet. Concretamente, se propone la implementación física de métodos basados en la transformada wavelet utilizando una arquitectura de correlador convergente operando con pantallas de cristal líquido para representar tanto la escena como el filtro. En particular se atacaron tres tipos de problema: reconocimiento de imágenes, extracción de características, y análisis multiresolución. En cuanto a reconocimiento de imágenes se propuso un método robusto al ruido que se basa en la umbralización de los coeficientes wavelet. Relacionados con la extracción de características se afrontan tres problemas asociados con la detección de bordes y esquinas. En primer lugar se propone un detector omnidireccional de bordes robusto al ruido basado en una transformada wavelet. En segundo lugar presentamos un detector de bordes robusto al desenfoque, que está basado en la utilización de una pupila de fase apodizante axial. En tercer lugar hemos diseñado un detector de esquinas invariante a rotaciones, que tiene una geometría análoga a la wavelet de Haar. Finalmente, en cuanto al análisis multiresolución, proponemos un método para realizar análisis multiresolución localizado espacialmente. El dispositivo propuesto consiste en un correlador óptico multicanal de doble paso basado en la wavelet sombrero mejicano. Se presentan los fundamentos teóricos de los métodos propuestos y los resultados experimentales que los validan. Regarding technology of the information, one of the most important tendencies is to find the combinations between optical and electronical techniques that optimize each application. Therefore, the possibility of performing the computationally intense tasks by optical means is highly promising. Within this context, in this Thesis we propose to address different problems of optical processing by employing the advantages of the wavelet transform. Punctually, we propose the physical implementation of the methods based on the wavelet transform by means of a convergent correlator architecture working with liquid crystal displays to represent both the scene and the filter. In particular, three kinds of problems were addressed: pattern recognition, feature extraction, and multiresolution analysis. Regarding pattern recognition, a noise-robust pattern recognition method, based on the wavelet thresholding, is proposed. Related to feature extraction, three problems associated with edge and corner detection were addressed. In first place, an omnidirectional edge detector robust to noise, and based on the wavelet transform, is proposed. In second place we present an edge detector which is robust to defocus. This method is based on the implementation of an axial apodizing phase pupil. In third place we have designed a rotation invariant corner detector which has a symmetry analogous to the symmetry of the Haar wavelet. Finally, regarding multiresolution analysis, we propose an optical method to perform spatially localized multiresolution analysis. The proposed device consists in a two-way multichannel optical correlator, which is based on the mexican hat wavelet. The theoretical fundaments of the proposed methods, and the experimental results that make them valuable, are presented. Fil: Mazzaferri, Javier Esteban. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.