Efficient Characterisation and Optimal Control of Open Quantum Systems - Mathematical Foundations and Physical Applications

Since no physical system can ever be completely isolated from its environment, the study of open quantum systems is pivotal to reliably and accurately control complex quantum systems. In practice, reliability of the control field needs to be confirmed via certification of the target evolution while accuracy requires the derivation of high-fidelity control schemes in the presence of decoherence. In the first part of this thesis an algebraic framework is presented that allows to determine the minimal requirements on the unique characterisation of arbitrary unitary gates in open quantum systems, independent on the particular physical implementation of the employed quantum device. To this end, a set of theorems is devised that can be used to assess whether a given set of input states on a quantum channel is sufficient to judge whether a desired unitary gate is realised. This allows to determine the minimal input for such a task, which proves to be, quite remarkably, independent of system size. These results allow to elucidate the fundamental limits regarding certification and tomography of open quantum systems. The combination of these insights with state-of-the-art Monte Carlo process certification techniques permits a significant improvement of the scaling when certifying arbitrary unitary gates. This improvement is not only restricted to quantum information devices where the basic information carrier is the qubit but it also extends to systems where the fundamental informational entities can be of arbitary dimensionality, the so-called qudits. The second part of this thesis concerns the impact of these findings from the point of view of Optimal Control Theory (OCT). OCT for quantum systems utilises concepts from engineering such as feedback and optimisation to engineer constructive and destructive interferences in order to steer a physical process in a desired direction. It turns out that the aforementioned mathematical findings allow to deduce novel optimisation functionals that significantly reduce not only the required memory for numerical control algorithms but also the total CPU time required to obtain a certain fidelity for the optimised process. The thesis concludes by discussing two problems of fundamental interest in quantum information processing from the point of view of optimal control - the preparation of pure states and the implementation of unitary gates in open quantum systems. For both cases specific physical examples are considered: for the former the vibrational cooling of molecules via optical pumping and for the latter a superconducting phase qudit implementation. In particular, it is illustrated how features of the environment can be exploited to reach the desired targets.

Virtual Model Control of a Hexapod Walking Robot

Since robots are typically designed with an individual actuator at each joint, the control of these systems is often difficult and non-intuitive. This thesis explains a more intuitive control scheme called Virtual Model Control. This thesis also demonstrates the simplicity and ease of this control method by using it to control a simulated walking hexapod. Virtual Model Control uses imagined mechanical components to create virtual forces, which are applied through the joint torques of real actuators. This method produces a straightforward means of controlling joint torques to produce a desired robot behavior. Due to the intuitive nature of this control scheme, the design of a virtual model controller is similar to the design of a controller with basic mechanical components. The ease of this control scheme facilitates the use of a high level control system which can be used above the low level virtual model controllers to modulate the parameters of the imaginary mechanical components. In order to apply Virtual Model Control to parallel mechanisms, a solution to the force distribution problem is required. This thesis uses an extension of Gardner`s Partitioned Force Control method which allows for the specification of constrained degrees of freedom. This virtual model control technique was applied to a simulated hexapod robot. Although the hexapod is a highly non-linear, parallel mechanism, the virtual models allowed text-book control solutions to be used while the robot was walking. Using a simple linear control law, the robot walked while simultaneously balancing a pendulum and tracking an object.

An Extension to the Tactical Planning Model for a Job Shop: Continuous-Time Control

We develop an extension to the tactical planning model (TPM) for a job shop by the third author. The TPM is a discrete-time model in which all transitions occur at the start of each time period. The time period must be defined appropriately in order for the model to be meaningful. Each period must be short enough so that a job is unlikely to travel through more than one station in one period. At the same time, the time period needs to be long enough to justify the assumptions of continuous workflow and Markovian job movements. We build an extension to the TPM that overcomes this restriction of period sizing by permitting production control over shorter time intervals. We achieve this by deriving a continuous-time linear control rule for a single station. We then determine the first two moments of the production level and queue length for the workstation.

Experimental Modeling and Control Strategies on an Open Mobile Robot Platform PRIM

This research work deals with the problem of modeling and design of low level speed controller for the mobile robot PRIM. The main objective is to develop an effective educational tool. On one hand, the interests in using the open mobile platform PRIM consist in integrating several highly related subjects to the automatic control theory in an educational context, by embracing the subjects of communications, signal processing, sensor fusion and hardware design, amongst others. On the other hand, the idea is to implement useful navigation strategies such that the robot can be served as a mobile multimedia information point. It is in this context, when navigation strategies are oriented to goal achievement, that a local model predictive control is attained. Hence, such studies are presented as a very interesting control strategy in order to develop the future capabilities of the system

On AUV control architecture

This paper surveys control architectures proposed in the literature and describes a control architecture that is being developed for a semi-autonomous underwater vehicle for intervention missions (SAUVIM) at the University of Hawaii. Conceived as hybrid, this architecture has been organized in three layers: planning, control and execution. The mission is planned with a sequence of subgoals. Each subgoal has a related task supervisor responsible for arranging a set of pre-programmed task modules in order to achieve the subgoal. Task modules are the key concept of the architecture. They are the main building blocks and can be dynamically re-arranged by the task supervisor. In our architecture, deliberation takes place at the planning layer while reaction is dealt through the parallel execution of the task modules. Hence, the system presents both a hierarchical and an heterarchical decomposition, being able to show a predictable response while keeping rapid reactivity to the dynamic environment

An LMI approach to H∞ synchronization of second-order neutral master-slave systems

The H∞ synchronization problem of the master and slave structure of a second-order neutral master-slave systems with time-varying delays is presented in this paper. Delay-dependent sufficient conditions for the design of a delayed output-feedback control are given by Lyapunov-Krasovskii method in terms of a linear matrix inequality (LMI). A controller, which guarantees H∞ synchronization of the master and slave structure using some free weighting matrices, is then developed. A numerical example has been given to show the effectiveness of the method

Análisis del control ciudadano de la gestión pública en el municipio de Riohacha durante el periodo comprendido entre los años 2004 y 2007

Con esta investigación se busca fortalecer las relaciones entre el government y la citizenship reflejándose en una transformación de la cultura institucional a partir de la cual se hiciera posible que la sociedad civil y el gobierno confluyeran en el propósito de mejorar la governance mediante las recomendaciones de la ciudadanía y la vigilancia y fiscalización que realizan las entidades de control. Riohacha, capital del departamento de la guajira es el principal objeto de este proyecto, pues llama la atención que es una de las ciudades más antiguas de Colombia, fundada en 1545 y se encuentra en un menor grado de desarrollo frente a todas las capitales de la región Caribe. De esta forma el control social es un instrumento clave y debe ser un derecho y un deber del ciudadano y ser ejercido de manera constante y transparente a través de figuras como las Citizens" watch. así se podría tener un control a la actividad administrativa y promover una mayor transparencia y eficiencia en el cumplimiento de los planes de desarrollo en el municipio de Riohacha.

Implementación de buenas prácticas logísticas en el marco de seguridad industrial, almacenamiento y gestión del control de inventarios en la empresa Yokomotos

Con este trabajo se pretende generar una implementación de una mejora logística que agregue valor, aumente la eficiencia y mejore los procesos de almacenamiento y distribución, gestión del control de inventarios y seguridad industrial de la empresa YOKOMOTOS. Se realizó un estudio profundo de la situación y los problemas que tiene actualmente la empresa. Todo esto con el fin de dar resultados que diferencien a esta compañía en el mercado de los repuestos para motos, obteniendo mayor prestigio y reconocimiento a nivel latinoamericano. De igual forma se establecieron las posibles soluciones que permitieran mitigar estos problemas, mejorando los procesos en el área de almacenamiento, sistema de inventarios y seguridad industrial. Se realizaron diferentes pruebas piloto para analizar la viabilidad de nuestras soluciones, analizando espacios, tiempos y costos. Por último se implementó la mejor solución la cual se ajustó respondiendo a los requerimientos de la compañía, mejorando así los procesos de almacenamiento y distribución agregándole valor a su cadena.

Self-organized sociopolitical interactions as the best way to achieve organized patterns in human social systems: going beyond the top-down control of classical political regimes

La monografía presenta la auto-organización sociopolítica como la mejor manera de lograr patrones organizados en los sistemas sociales humanos, dada su naturaleza compleja y la imposibilidad de las tareas computacionales de los regímenes políticos clásico, debido a que operan con control jerárquico, el cual ha demostrado no ser óptimo en la producción de orden en los sistemas sociales humanos. En la monografía se extrapola la teoría de la auto-organización en los sistemas biológicos a las dinámicas sociopolíticas humanas, buscando maneras óptimas de organizarlas, y se afirma que redes complejas anárquicas son la estructura emergente de la auto-organización sociopolítica.

Autoritarismo subnacional: estrategias territoriales de control político en regímenes democráticos

Este documento explora las dinámicas de cambio y continuidad de los autoritarismos subnacionales (específicamente en las provincias) en los regímenes democráticos nacionales. Tomando contribuciones de teorías propias de la política territorial provee un marco para el análisis del contexto estratégico en el que élites autoritarias en el poder y sus oponentes locales y nacionales adelantan estrategias de control territorial y de oposición. El autoritarismo subnacional no debe ser entendido como un asunto local, sino como un resultado de dinámicas más amplias de gobernanza territorial nacional en regímenes democráticos. Los conflictos entre los autoritarismos y la oposición ocurren a través de múltiples ámbitos territoriales dentro del sistema político nacional. En regímenes democráticos nacionales las élites autoritarias adelantarán tres tipos de estrategias: la parroquialización del poder, la nacionalización de su influencia, y la monopolización de los vínculos institucionales entre lo nacional y lo subnacional. La democratización subnacional, cuando ocurra, resultará entonces de la intervención por parte de actores en espacios políticas nacionales. Para este fin se han hecho dos distinciones entre las “modalidades” de cambio político subnacional: las transiciones “lideradas por partidos políticos” y las transiciones “lideradas por el centro”.-----This document examines the dynamics established between change and continuity under sub-national authoritarianisms (more specifically in provinces) in national democratic regimes. Contributions taken from local theories on territorial politics constitute the framework for our analysis of the strategic context in the midst of which authoritarian elites in power, and their local and national opponents, put forward their territorial control and opposition strategies. Still, sub-national authoritarianism must not be considered a mere local issue, but rather the final result of wider national territorial governing dynamics within democratic regimes. That is, conflicts arising between different authoritarianisms and the opposition take place in myriad territorial arenas within an established national political system. In national democratic regimes, authoritarian elites will attempt three different types of strategies: establishing a parochial-style mode of exerting power, extending its influence nationwide, and monopolizing the extant institutional links between the national and sub-national spheres. Thus, the democratization of the sub-national realm, if and when it happens, will only take place via the intervention of actors and agents from national political arenas. In order to better understand this phenomenon, two main distinctions are made between two types or modes of sub-national political change: those transitions “led by political parties” and those “led by the center”.

Impacto de los factores interculturales en la implementación de un efectivo control de gestión en las organizaciones

Este trabajo pretende de una manera tanto teórica como práctica, estudiar la relación que pueda existir entre la interculturalidad y el Management Control System, para ello se realiza una revisión bibliográfica de los trabajos empíricos y teóricos desarrollados hasta el momento sobre el tema. Se comienza con la revisión de los diferentes conceptos que puedan hacer alusión a la interculturalidad, y los MCS (o contemple variables cercanas en relación a este), se delimita el tema y se procede a su clasificación hasta llegar a la estructuración de la definición de los constructos que integren los conceptos de interculturalidad y MCS. De igual manera, se operacionalizan las variables para poder generar un análisis practico utilizando estadística cuantitativa. Finalmente presentamos los resultados que demuestran el grado de importancia percibido por encuestados de filiales localizadas en diferentes países de Latino América de la empresa Agrocampo S.A.S, con el fin de presentar conclusiones que integren los dos temas de análisis.

Desarrollo de un estado de la cuestión acerca de las interacciones entre el control de gestión y el aprendizaje organizacional.

Las organizaciones en la actualidad deben encontrar diferentes maneras de sobrevivir en un tiempo de rápida transformación. Uno de los mecanismos usados por las empresas para adaptarse a los cambios organizacionales son los sistemas de control de gestión, que a su vez permiten a las organizaciones hacer un seguimiento a sus procesos, para que la adaptabilidad sea efectiva. Otra variable importante para la adaptación es el aprendizaje organizacional siendo el proceso mediante el cual las organizaciones se adaptan a los cambios del entorno, tanto interno como externo de la compañía. Dado lo anterior, este proyecto se basa en la extracción de documentación soporte valido, que permita explorar las interacciones entre estos dos campos, los sistemas de control de gestión y el aprendizaje organizacional, además, analizar el impacto de estas interacciones en la perdurabilidad organizacional. ​

Diferencias individuales y desarrollo de habilidades de liderazgo : el rol del locus de control

El presente proyecto se ha elaborado con la finalidad de encontrar la relación existente entre el liderazgo y el locus de control, por medio de una revisión documental que permita dar una visión más amplia de estos dos fenómenos. De acuerdo con investigaciones realizadas, existen características individuales que afectan el desarrollo de liderazgo, lo cual a su vez tiene un impacto sobre el comportamiento de los individuos dentro de una sociedad. Uno de estos factores es el locus de control, el cual sesta determinado por características del individuo, y por el ambiente en el cual se desenvuelven las personas. Existen diferentes evidencias que soportan ésta relación entre locus de control y liderazgo. En éste estudio documental se describirán estos hallazgos, identificando las características del individuo y del contexto que influyen sobre ellos. Asimismo se pondrá en contexto a través del trabajo las características principales de los líderes y como se presentan las interacciones entre los lideres y seguidores, teniendo en cuenta que no todas las veces los seguidores desarrollan este papel al seguir a su líder, sino que por otro lado y estos pueden tomar parte fundamental en la interacción, influyendo de manera directa sobre el líder. Se recuerda que a los lideres los hacen sus seguidores y que sin estos no podrían desarrollar el papel de líder.

La Organización de Cooperación de Shanghái (OCS): ¿una alianza estratégica Sino-Rusa para el control de Asia Central? (2001-2014)

La presente monografía pretende analizar en qué medida el co-liderazgo sino-ruso de la Organización de Cooperación de Shanghái puede condicionar la hegemonía estadounidense en Asia Central. Esta investigación defiende que los objetivos del co-liderazgo sino-ruso de la OCS - garantizar un orden multipolar del Sistema Internacional; obtener el acceso, control y explotación de los recursos (naturales, minerales e hídricos); disminuir la influencia política y militar de Estados Unidos en dicho pivote geopolítico - evidencian una contraposición al código geopolítico estadounidense en Asia Central, lo cual genera un limitante a su proyecto de hegemonía en la región. Para sustentar lo anterior se utilizan categorías analíticas propias de la Geopolítica de autores como Zbigniew Brzezinski, Saul Cohen y Peter Taylor, las cuales se contrastan con las estrategias de Rusia, China y Estados Unidos en Asia Central.

Análisis de la cooperación entre Argentina y Brasil para el control de la proliferación nuclear: una lectura desde el realismo defensivo y contingente

El presente trabajo tiene como objetivo examinar la dinámica de la relación entre Argentina y Brasil para el control de la proliferación nuclear, realizando una lectura desde los abordajes teóricos del realismo defensivo y contingente de las Relaciones Internacionales. De esta manera, se pretende estudiar las raíces de la cooperación bilateral en la primera mitad de la década de los ochenta con tal de medir el alcance de la teoría mencionada para explicar en qué medida unos modificadores estructurales influyeron en el dilema de seguridad que se configuró entre Argentina y Brasil, y la forma en que éstos pudieron impulsar la cooperación bilateral en la materia.