Operator quantum error correction

This paper is an expanded and more detailed version of the work [1] in which the Operator Quantum Error Correction formalism was introduced. This is a new scheme for the error correction of quantum operations that incorporates the known techniques - i.e. the standard error correction model, the method of decoherence-free subspaces, and the noiseless subsystem method - as special cases, and relies on a generalized mathematical framework for noiseless subsystems that applies to arbitrary quantum operations. We also discuss a number of examples and introduce the notion of unitarily noiseless subsystems.

An econometric analysis of international tourism demand in Hong Kong : a cointegration and error correction approach

The purpose of this study is to develop econometric models to better understand the economic factors affecting inbound tourist flows from each of six origin countries that contribute to Hong Kong’s international tourism demand. To this end, we test alternative cointegration and error correction approaches to examine the economic determinants of tourist flows to Hong Kong, and to produce accurate econometric forecasts of inbound tourism demand. Our empirical findings show that permanent income is the most significant determinant of tourism demand in all models. The variables of own price, weighted substitute prices, trade volume, the share price index (as an indicator of changes in wealth in origin countries), and a dummy variable representing the Beijing incident (1989) are also found to be important determinants for some origin countries. The average long-run income and own price elasticity was measured at 2.66 and – 1.02, respectively. It was hypothesised that permanent income is a better explanatory variable of long-haul tourism demand than current income. A novel approach (grid search process) has been used to empirically derive the weights to be attached to the lagged income variable for estimating permanent income. The results indicate that permanent income, estimated with empirically determined relatively small weighting factors, was capable of producing better results than the current income variable in explaining long-haul tourism demand. This finding suggests that the use of current income in previous empirical tourism demand studies may have produced inaccurate results. The share price index, as a measure of wealth, was also found to be significant in two models. Studies of tourism demand rarely include wealth as an explanatory forecasting long-haul tourism demand. However, finding a satisfactory proxy for wealth common to different countries is problematic. This study indicates with the ECM (Error Correction Models) based on the Engle-Granger (1987) approach produce more accurate forecasts than ECM based on Pesaran and Shin (1998) and Johansen (1988, 1991, 1995) approaches for all of the long-haul markets and Japan. Overall, ECM produce better forecasts than the OLS, ARIMA and NAÏVE models, indicating the superiority of the application of a cointegration approach for tourism demand forecasting. The results show that permanent income is the most important explanatory variable for tourism demand from all countries but there are substantial variations between countries with the long-run elasticity ranging between 1.1 for the U.S. and 5.3 for U.K. Price is the next most important variable with the long-run elasticities ranging between -0.8 for Japan and -1.3 for Germany and short-run elasticities ranging between – 0.14 for Germany and -0.7 for Taiwan. The fastest growing market is Mainland China. The findings have implications for policies and strategies on investment, marketing promotion and pricing.

Pricing-to-market using EGARCH-error correction model

In this paper, the authors use an exponential generalized autoregressive conditional heteroscedastic (EGARCH) error-correction model (ECM), that is, EGARCH-ECM, to estimate the pass-through effects of foreign exchange (FX) rates and producers’ prices for 20 U.K. export sectors. The long-run adjustment of export prices to FX rates and producers’ prices is within the range of -1.02% (for the Textiles sector) and -17.22% (for the Meat sector). The contemporaneous pricing-to-market (PTM) coefficient is within the range of -72.84% (for the Fuels sector) and -8.05% (for the Textiles sector). Short-run FX rate pass-through is not complete even after several months. Rolling EGARCH-ECMs show that the short and long-run effects of FX rate and producers’ prices fluctuate substantially as are asymmetry and volatility estimates before equilibrium is achieved.

Pairing Repeated Reading and Systematic Error Correction: Impact on Fluency of 18 Year Old Students on a Small Caribbean Island

This study investigates the impact of a combined treatment of Systematic Error Correction and Repeated Reading on reading rate and errors for 18 year olds with undiagnosed reading difficulties on a Caribbean Island. In addition to direct daily measures of reading accuracy, the Reading Self Perception Scale was administered to determine whether the intervention was associated with changes in the way the student perceives himself as a reader.

Development of error correction techniques for nitrate-N load estimation models

Excess nutrient loads carried by streams and rivers are a great concern for environmental resource managers. In agricultural regions, excess loads are transported downstream to receiving water bodies, potentially causing algal blooms, which could lead to numerous ecological problems. To better understand nutrient load transport, and to develop appropriate water management plans, it is important to have accurate estimates of annual nutrient loads. This study used a Monte Carlo sub-sampling method and error-corrected statistical models to estimate annual nitrate-N loads from two watersheds in central Illinois. The performance of three load estimation methods (the seven-parameter log-linear model, the ratio estimator, and the flow-weighted averaging estimator) applied at one-, two-, four-, six-, and eight-week sampling frequencies were compared. Five error correction techniques; the existing composite method, and four new error correction techniques developed in this study; were applied to each combination of sampling frequency and load estimation method. On average, the most accurate error reduction technique, (proportional rectangular) resulted in 15% and 30% more accurate load estimates when compared to the most accurate uncorrected load estimation method (ratio estimator) for the two watersheds. Using error correction methods, it is possible to design more cost-effective monitoring plans by achieving the same load estimation accuracy with fewer observations. Finally, the optimum combinations of monitoring threshold and sampling frequency that minimizes the number of samples required to achieve specified levels of accuracy in load estimation were determined. For one- to three-weeks sampling frequencies, combined threshold/fixed-interval monitoring approaches produced the best outcomes, while fixed-interval-only approaches produced the most accurate results for four- to eight-weeks sampling frequencies.

Quantum error correction with the IBM quantum experience

Mentre si svolgono operazioni su dei qubit, possono avvenire vari errori, modificando così l’informazione da essi contenuta. La Quantum Error Correction costruisce algoritmi che permettono di tollerare questi errori e proteggere l’informazione che si sta elaborando. Questa tesi si focalizza sui codici a 3 qubit, che possono correggere un errore di tipo bit-flip o un errore di tipo phase-flip. Più precisamente, all’interno di questi algoritmi, l’attenzione è posta sulla procedura di encoding, che punta a proteggere meglio dagli errori l’informazione contenuta da un qubit, e la syndrome measurement, che specifica su quale qubit è avvenuto un errore senza alterare lo stato del sistema. Inoltre, sfruttando la procedura della syndrome measurement, è stata stimata la probabilità di errore di tipo bit-flip e phase-flip su un qubit attraverso l’utilizzo della IBM quantum experience.

Autenticação de vídeo H.264/AVC

Hoje em dia, há cada vez mais informação audiovisual e as transmissões ou ficheiros multimédia podem ser partilhadas com facilidade e eficiência. No entanto, a adulteração de conteúdos vídeo, como informação financeira, notícias ou sessões de videoconferência utilizadas num tribunal, pode ter graves consequências devido à importância desse tipo de informação. Surge então, a necessidade de assegurar a autenticidade e a integridade da informação audiovisual. Nesta dissertação é proposto um sistema de autenticação de vídeo H.264/Advanced Video Coding (AVC), denominado Autenticação de Fluxos utilizando Projecções Aleatórias (AFPA), cujos procedimentos de autenticação, são realizados ao nível de cada imagem do vídeo. Este esquema permite um tipo de autenticação mais flexível, pois permite definir um limite máximo de modificações entre duas imagens. Para efectuar autenticação é utilizada uma nova técnica de autenticação de imagens, que combina a utilização de projecções aleatórias com um mecanismo de correcção de erros nos dados. Assim é possível autenticar cada imagem do vídeo, com um conjunto reduzido de bits de paridade da respectiva projecção aleatória. Como a informação de vídeo é tipicamente, transportada por protocolos não fiáveis pode sofrer perdas de pacotes. De forma a reduzir o efeito das perdas de pacotes, na qualidade do vídeo e na taxa de autenticação, é utilizada Unequal Error Protection (UEP). Para validação e comparação dos resultados implementou-se um sistema clássico que autentica fluxos de vídeo de forma típica, ou seja, recorrendo a assinaturas digitais e códigos de hash. Ambos os esquemas foram avaliados, relativamente ao overhead introduzido e da taxa de autenticação. Os resultados mostram que o sistema AFPA, utilizando um vídeo com qualidade elevada, reduz o overhead de autenticação em quatro vezes relativamente ao esquema que utiliza assinaturas digitais e códigos de hash.

Codificación a nivel de paquete para comunicaciones móviles por satélite

Una de les opcions que es contemplen per transmetre continguts multimèdia i proporcionar accés a Internet a grups de usuaris mòbils és fer servir satèl·lits. Les condiciones de propagació del canal mòbil impliquen que d'una manera o altra haurem de garantir la qualitat de servei. Això té fins i tot més importància si tenim en compte que, en el cas d'accés a Internet, no es té la capacitat d'assumir cert percentatge de pèrdua de dades que tenim, per exemple, en la transmissió de so o vídeo (rebaixant la qualitat). Entre les principals alternatives per a aquesta classe d’entorns es troba la inclusió de codificacions a nivell de paquet. El funcionament d'aquesta tècnica es basa en incloure a la transmissió paquets redundants, obtinguts mitjançant un determinat algoritme. El receptor podrà recuperar la informació original que es volia enviar, sempre que hagi rebut una certa quantitat de paquets, similar a la quantitat de paquets originals. A aquest mecanisme se'l coneix com Forward Error Correction (FEC) a nivell de paquet. En aquesta memòria es valoren breument les alternatives existents i s'expliquen algunes de les codificacions per a FEC més importants. A continuació es realitza un estudi compartiu d’algunes d'elles: les variants de LDPC (Low Density Parity Check) conegudes com LDGM (Low Density Generator Matrix), i la codificació Raptor

Analysis and optimization of the satellite-to-plane link of an aeronautical global system

En aquest projecte s’ha analitzat i optimitzat l’enllaç satèl·lit amb avió per a un sistema aeronàutic global. Aquest nou sistema anomenat ANTARES està dissenyat per a comunicar avions amb estacions base mitjançant un satèl·lit. Aquesta és una iniciativa on hi participen institucions oficials en l’aviació com ara l’ECAC i que és desenvolupat en una col·laboració europea d’universitats i empreses. El treball dut a terme en el projecte compren bàsicament tres aspectes. El disseny i anàlisi de la gestió de recursos. La idoneïtat d’utilitzar correcció d’errors en la capa d’enllaç i en cas que sigui necessària dissenyar una opció de codificació preliminar. Finalment, estudiar i analitzar l’efecte de la interferència co-canal en sistemes multifeix. Tots aquests temes són considerats només per al “forward link”. L’estructura que segueix el projecte és primer presentar les característiques globals del sistema, després centrar-se i analitzar els temes mencionats per a poder donar resultats i extreure conclusions.

Power line communication in motor cables of variable-speed electric drives − analysis and

Data transmission between an electric motor and a frequency converter is required in variablespeed electric drives because of sensors installed at the motor. Sensor information can be used for various useful applications to improve the system reliability and its properties. Traditionally, the communication medium is implemented by an additional cabling. However, the costs of the traditional method may be an obstacle to the wider application of data transmission between a motor and a frequency converter. In any case, a power cable is always installed between a motor and a frequency converter for power supply, and hence it may be applied as a communication medium for sensor level data. This thesis considers power line communication (PLC) in inverter-fed motor power cables. The motor cable is studied as a communication channel in the frequency band of 100 kHz−30 MHz. The communication channel and noise characteristics are described. All the individual components included in a variable-speed electric drive are presented in detail. A channel model is developed, and it is verified by measurements. A theoretical channel information capacity analysis is carried out to estimate the opportunities of a communication medium. Suitable communication and forward error correction (FEC) methods are suggested. A general method to implement a broadband and Ethernet-based communication medium between a motor and a frequency converter is proposed. A coupling interface is also developed that allows to install the communication device safely to a three-phase inverter-fed motor power cable. Practical tests are carried out, and the results are analyzed. Possible applications for the proposed method are presented. A speed feedback motor control application is verified in detail by simulations and laboratory tests because of restrictions for the delay in the feedback loop caused by PLC. Other possible applications are discussed at a more general level.

Modélisation et réalisation de la couche physique du système de communication numérique sans fil, WiMax, sur du matériel reconfigurable

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Controle de qualidade para 3D-vídeo streaming em redes em malha sem fio

Redes em Malha sem Fio ( do inglês Wireless Mesh Networks - WMNs) são previstas serem uma das mais importantes tecnologias sem fio no que se refere ao fornecimento do acesso de última milha em redes multimídia futuras. Elas vão permitir que milhares de usuários fixos e móveis acessem, produzam e compartilhem conteúdo multimídia de forma onipresente. Neste contexto, vídeo 3D está previsto atrair mais e mais o mercado multimídia com a perspectiva de reforçar as aplicações (vídeos de vigilância, controle demissões críticas, entretenimento, etc). No entanto, o desafio de lidar com a largura de banda optante, escassez de recursos e taxas de erros variantes com o tempo destas redes, ilustra a necessidade da transmissão de vídeos 3D mais resistentes a erros. Dessa forma, alternativas como abordagens de Correção Antecipada de Erros (FEC) se tornam necessárias para fornecer a distribuição de aplicações de vídeo para usuários sem fio com garantia de melhor qualidade de serviço (QoS) e Qualidade de Experiência (QoE). Esta dissertação apresenta um mecanismo baseado em FEC com Proteção Desigual de Erros (UEP) para melhorar a transmissão de vídeo 3D em WMNs, aumentando a satisfação do usuário e permitindo uma melhoria do uso dos recursos sem fio. Os benefícios e impactos do mecanismo proposto serão demonstrados usando simulação e a avaliação será realizada através de métricas de QoE objetivas e subjetivas.

Modelagem Cross-Layer da qualidade de experiência para transmissões de vídeo em sistemas sem fio OFDM

Este trabalho apresenta um estudo sobre transmissões de vídeo em sistemas sem fio. O objetivo da metodologia aplicada é comprovar a existência de uma relação direta entre a BER e a perda de qualidade (Perda de PSNR) nas transmissões de vídeo em sistemas OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Os resultados foram obtidos a partir de simulações, desenvolvidas no ambiente computacional Matlab®, e, aferições em cenários reais, realizadas no campus universitário e dentro do laboratório de estudos, em ambiente controlado. A partir da comparação entre dados simulados e aferidos, foi comprovada a relação entre BER e Perda de PSNR, resultando na formulação de um modelo empírico Cross-Layer com característica exponencial. A modelagem obteve erro RMS e desvio padrão próximos de 1,65 dB quando comparada com as simulações. Além disso, sua validação foi realizada a partir dos dados obtidos de cenários reais, que não foram usados para ajustar os parâmetros da equação obtida. O modelo obtido não necessita da especificação do tipo de canal ou codificação utilizada no FEC (Forward Error Correction), possibilitando uma futura integração com softwares de planejamento de redes, em versões comerciais ou open-sources.