Utilização de pulsos de radiofrequência fortemente modulados no processamento de informação quântica via ressonância magnética nuclear

Nesta dissertação apresentamos um trabalho de desenvolvimento e utilização de pulsos de radiofreqüência modulados simultaneamente em freqüência, amplitude e fase (pulsos fortemente modulados, SMP, do inglês Strongly Modulated Pulses) para criar estados iniciais e executar operações unitárias que servem como blocos básicos para processamento da informação quântica utilizando Ressonância Magnética Nuclear (RMN). As implementações experimentais foram realizas em um sistema de 3 q-bits constituído por spins nucleares de Césio 133 (spin nuclear 7/2) em uma amostra de cristal líquido em fase nemática. Os pulsos SMP´s foram construídos teoricamente utilizando um programa especialmente desenvolvido para esse fim, sendo o mesmo baseado no processo de otimização numérica Simplex Nelder-Mead. Através deste programa, os pulsos SMP foram otimizados de modo a executarem as operações lógicas desejadas com durações consideravelmente menores que aquelas realizadas usando o procedimento usual de RMN, ou seja, seqüências de pulsos e evoluções livres. Isso tem a vantagem de reduzir os efeitos de descoerência decorrentes da relaxação do sistema. Os conceitos teóricos envolvidos na criação dos SMPs são apresentados e as principais dificuldades (experimentais e teóricas) que podem surgir devido ao uso desses procedimentos são discutidas. Como exemplos de aplicação, foram produzidos os estados pseudo-puros usados como estados iniciais de operações lógicas em RMN, bem como operações lógicas que foram posteriormente aplicadas aos mesmos. Utilizando os SMP\'s também foi possível realizar experimentalmente os algoritmos quânticos de Grover e Deutsch-Jozsa para 3 q-bits. A fidelidade das implementações experimentais foi determinadas utilizando as matrizes densidade experimentais obtidas utilizando um método de tomografia da matriz densidade previamente desenvolvido.

Estudo experimental do fenômeno de vibração induzida por vórtices em cilindro rígido livre para oscilar com dois graus de liberdade.

O fenômeno de vibração induzida por vórtices (VIV) é um problema fundamental dentro da Mecânica dos Fluidos e um exemplo importante de interação fluido-estrutura. Esta tese investiga fenômeno de VIV quando um cilindro rígido, submetido a escoamento uniforme, está livre para oscilar na direção transversal e alinhada com a corrente incidente. A tese foi estruturada ao redor de sete perguntas relacionadas ao fenômeno de VIV: 1) O fenômeno e os resultados experimentais são repetitivos? 2) Como ocorre a transição entre ramos de resposta? 3) Qual é o papel da inércia da estrutura oscilante? 4) Qual é o papel de sua rigidez? 5) Quais são as frequências naturais mais importantes da estrutura? 6) Quais padrões de esteira se desenvolvem para VIV com dois graus de liberdade? 7) Quais são os efeitos do movimento na direção alinhada com a corrente no processo de formação e desprendimento de vórtices? O fenômeno de VIV é estudado de maneira experimental em uma base elástica pendular capaz de oscilar com o mesmo momento de inércia e frequência natural nas duas direções. Os experimentos de VIV foram realizados em canal de água recirculante e com diferentes condições de inércia e rigidez. A técnica de velocimetria por imagem de partículas foi usada e permitiu identificar diferentes padrões de esteira de vórtices. Verificou-se que o VIV é repetitivo a nível de amplitudes médias e frequências dominantes. A transição dos ramos pode ocorrer de maneira intermitente ou com histerese. Os parâmetros de inércia e rigidez da estrutura são capazes de mudar o regime de oscilação e, para algumas condições, suprimir as vibrações alinhadas com a corrente. Dentre os padrões de esteira observados, um deles não havia sido relatado na literatura e é definido nesta tese. O novo modo de emissão apresenta dois vórtices com circulação oposta e elevada intensidade emitidos por ciclo. A influência da direção alinhada com o escoamento está relacionada a dois efeitos: a velocidade relativa entre o cilindro e o fluido, responsável pelo aumento da circulação dos vórtices na esteira, e o ângulo de fase do movimento nas direções alinhada e transversal, capaz de mudar o processo de formação dos vórtices.

O papel da formação continuada de física na relação de professores com as atividades experimentais

Esta pesquisa investiga dois professores de Física do ensino médio com grande experiência em sala de aula e frequentadores dos cursos de formação continuada da USP ministrado pelo Instituto de Física no período das férias. Estes professores participam ativamente das atividades mensais propostas pelo grupo de trabalho desses cursos e são profissionais de certo modo implicados com seu processo de aprendizagem e formação. Eles foram acompanhados em um curso ministrado durante o período de férias e em reuniões mensais no Instituto de Física da USP de São Paulo. Utilizamos a metodologia da pesquisa qualitativa, coletando os dados a partir de observações destes professores em diversos contextos e de entrevistas semiestruturadas baseadas em suas histórias de vida. Um dos objetivos da pesquisa foi, à luz da psicanálise, utilizando o autor Wilfred Ruprecht Bion como referencial teórico, compreender as relações que os professores estabelecem com as atividades experimentais e como lidam com as frustrações que estas atividades evocam. Compreendendo esta relação, investigamos qual seria o papel da formação continuada nesta relação dos professores com as atividades experimentais. Propusemos uma organização em categorias para descrever as trajetórias destes dois professores, mostrando de um modo geral como eles lidam com as frustrações, ora enfrentando-as, ora fugindo delas. A partir da observação e entrevistas em ambiente de formação continuada, nosso segundo objetivo foi fazer uma reflexão de como os cursos de formação continuada estão atuando para dar suporte ao professor que busca os cursos e que na maioria das vezes está em um estado de dependência ao invés de ter a autonomia pressuposta pelos formadores. Percebemos que os formadores de uma maneira geral não estão servindo de continentes para as frustrações e angústias provenientes das experiências emocionais dos professores que surgem do contato com as atividades experimentais. Desta forma concluímos que devemos repensar os cursos de formação continuada para que possam contemplar as subjetividades do professor.