Read-only-memory-based quantum computation: Experimental explorations using nuclear magnetic resonance and future prospects

Read-only-memory-based (ROM-based) quantum computation (QC) is an alternative to oracle-based QC. It has the advantages of being less magical, and being more suited to implementing space-efficient computation (i.e., computation using the minimum number of writable qubits). Here we consider a number of small (one- and two-qubit) quantum algorithms illustrating different aspects of ROM-based QC. They are: (a) a one-qubit algorithm to solve the Deutsch problem; (b) a one-qubit binary multiplication algorithm; (c) a two-qubit controlled binary multiplication algorithm; and (d) a two-qubit ROM-based version of the Deutsch-Jozsa algorithm. For each algorithm we present experimental verification using nuclear magnetic resonance ensemble QC. The average fidelities for the implementation were in the ranges 0.9-0.97 for the one-qubit algorithms, and 0.84-0.94 for the two-qubit algorithms. We conclude with a discussion of future prospects for ROM-based quantum computation. We propose a four-qubit algorithm, using Grover's iterate, for solving a miniature real-world problem relating to the lengths of paths in a network.

On the importance function in splitting simulation

The splitting method is a simulation technique for the estimation of very small probabilities. In this technique, the sample paths are split into multiple copies, at various stages in the simulation. Of vital importance to the efficiency of the method is the Importance Function (IF). This function governs the placement of the thresholds or surfaces at which the paths are split. We derive a characterisation of the optimal IF and show that for multi-dimensional models the natural choice for the IF is usually not optimal. We also show how nearly optimal splitting surfaces can be derived or simulated using reverse time analysis. Our numerical experiments illustrate that by using the optimal IF, one can obtain a significant improvement in simulation efficiency.

Investigation of electrical conductivity as a function of dopant-ion radius in the systems Zr0.75Ce0.08M0.17O1.92 (M=Nd, Sm, Gd, Dy, Ho, Y, Er, Yb, Sc)

Electrical conductivity versus dopant ionic radius studies in zirconia- and ceria-based, solid oxide fuel cell (SOFC) electrolyte systems have shown that oxygen-ion conductivity is highest when the host and dopant ions are similar in size [J. Am. Ceram. Soc. 48 (1965) 286; Solid State Ionics 37 (1989) 67; Solid State Ionics 5 (1981) 547]. Under these conditions, it is thought that the conduction paths within the crystal lattice become less distorted [Solid State Ionics 8 (1983) 201]. In this study, binary ZrO2-M2O3 unit cells were expanded, via the partial substitution of Ce+4 for Zr+4 into the lattice, in an attempt to identify new, ternary, zirconia/ceria-based electrolyte systems with enhanced electrical conductivity. The compositions Zr0.75Ce0.08M0.17O1.92 (M = Nd, Sm, Gd, Dy, Ho, Y, Yb, Sc) were prepared using traditional solid state techniques. Bulk phase characterisation and precise lattice parameter measurements were performed with X-ray diffraction techniques. Four-probe DC conductivity measurements between 400 and 900 degreesC showed that the dopant-ion radius influenced electrical conductivity. The conductivity versus dopant-ion radius trends previously observed in zirconia-based, binary systems are clearly apparent in the ternary systems investigated in this study. The addition of ceria was found to have a negative influence on the electrical conductivity over the temperature range 400-900 degreesC. It is suggested that distortion of the oxygen-ion conduction path by the presence of the larger M+3 and Ce+4 species (relative to Zr+4) is the reason for the decreasing electrical conductivity as a function of increasing dopant size and ceria addition, respectively. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

High resolution 3-D imaging via multi-pass SAR

Spaceborne/airborne synthetic aperture radar (SAR) systems provide high resolution two-dimensional terrain imagery. The paper proposes a technique for combining multiple SAR images, acquired on flight paths slightly separated in the elevation direction, to generate high resolution three-dimensional imagery. The technique could be viewed as an extension to interferometric SAR (InSAR) in that it generates topographic imagery with an additional dimension of resolution. The 3-D multi-pass SAR imaging system is typically characterised by a relatively short ambiguity length in the elevation direction. To minimise the associated ambiguities we exploit the relative phase information within the set of images to track the terrain landscape. The SAR images are then coherently combined, via a nonuniform DFT, over a narrow (in elevation) volume centred on the 'dominant' terrain ground plane. The paper includes a detailed description of the technique, background theory, including achievable resolution, and the results of an experimental study.

Numerical investigations of flow and energy fields near a thermoacoustic couple

The flow field and the energy transport near thermoacoustic couples are simulated using a 2D full Navier-Stokes solver. The thermoacoustic couple plate is maintained at a constant temperature; plate lengths, which are short and long compared with the particle displacement lengths of the acoustic standing waves, are tested. Also investigated are the effects of plate spacing and the amplitude of the standing wave. Results are examined in the form of energy vectors, particle paths, and overall entropy generation rates. These show that a net heat-pumping effect appears only near the edges of thermoacoustic couple plates, within about a particle displacement distance from the ends. A heat-pumping effect can be seen even on the shortest plates tested when the plate spacing exceeds the thermal penetration depth. It is observed that energy dissipation near the plate increases quadratically as the plate spacing is reduced. The results also indicate that there may be a larger scale vortical motion outside the plates which disappears as the plate spacing is reduced. (C) 2002 Acoustical Society of America.

The martensitic transformation in ceramics - its role in transformation toughening

This paper reviews the current knowledge and understanding of martensitic transformations in ceramics - the tetragonal to monoclinic transformation in zirconia in particular. This martensitic transformation is the key to transformation toughening in zirconia ceramics. A very considerable body of experimental data on the characteristics of this transformation is now available. In addition, theoretical predictions can be made using the phenomenological theory of martensitic transformations. As the paper will illustrate, the phenomenological theory is capable of explaining all the reported microstructural and crystallographic features of the transformation in zirconia and in some other ceramic systems. Hence the theory, supported by experiment, can be used with considerable confidence to provide the quantitative data that is essential for developing a credible, comprehensive understanding of the transformation toughening process. A critical feature in transformation toughening is the shape strain that accompanies the transformation. This shape strain, or nucleation strain, determines whether or not the stress-induced martensitic transformation can occur at the tip of a potentially dangerous crack. If transformation does take place, then it is the net transformation strain left behind in the transformed region that provides toughening by hindering crack growth. The fracture mechanics based models for transformation toughening, therefore, depend on having a full understanding of the characteristics of the martensitic transformation and, in particular, on being able to specify both these strains. A review of the development of the models for transformation toughening shows that their refinement and improvement over the last couple of decades has been largely a result of the inclusion of more of the characteristics of the stress-induced martensitic transformation. The paper advances an improved model for the stress-induced martensitic transformation and the strains resulting from the transformation. This model, which separates the nucleation strain from the subsequent net transformation strain, is shown to be superior to any of the constitutive models currently available. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Microstructural evolution of the Serido Belt, NE-Brazil: the effect of two tectonic events on development of c-axis preferred orientation in quartz

The polyphase evolution of the Serido Belt (NE-Brazil) includes D, crust formation at 2.3-2.1 Ga, D-2 thrust tectonics at 1.9 Ga and crustal reworking by D-3 strike-slip shear zones at 600 Ma. Microstructural investigations within mylonites associated with D-2 and D-3 events were used to constrain the tectono-thermal evolution of the belt. D-2 shear zones commenced at deeper crustal levels and high amphibolite facies conditions (600-650 degreesC) through grain boundary migration, subgrain rotation and operation of quartz Q-prism slip. Continued shearing and exhumation of the terrain forced the re-equilibration of high-T fabrics and the switching of slip systems from (c)-prism to positive and negative (a)-rhombs. During D-3, enhancement of ductility by dissipation of heat that came from syn-D-3 granites developed wide belts of amphibolite facies mylonites. Continued shearing, uplift and cooling of the region induced D-3 shear zones to act in ductile-brittle regimes, marked by fracturing and development of thinner belts of greenschist facies mylonites. During this event, switching from (a)-prism to a basal slip indicates a thermal path from 600 to 350 degreesC. Therefore, microstructures and quartz c-axis fabrics in polydeformed rocks from the Serido Belt preserve the record of two major events, which includes contrasting deformation mechanisms and thermal paths. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Decompositions of complete graphs into theta graphs with fewer than ten edges

A theta graph is a graph consisting of three pairwise internally disjoint paths with common end points. Methods for decomposing the complete graph K-nu into theta graphs with fewer than ten edges are given.

Influence of magnetically-induced E-fields on cardiac electric activity during MRI: A modeling study

In modern magnetic resonance imaging (MRI), patients are exposed to strong, time-varying gradient magnetic fields that may be able to induce electric fields (E-fields)/currents in tissues approaching the level of physiological significance. In this work we present theoretical investigations into induced E-fields in the thorax, and evaluate their potential influence on cardiac electric activity under the assumption that the sites of maximum E-field correspond to the myocardial stimulation threshold (an abnormal circumstance). Whole-body cylindrical and planar gradient coils were included in the model. The calculations of the induced fields are based on an efficient, quasi-static, finite-difference scheme and an anatomically realistic, whole-body model. The potential for cardiac stimulation was evaluated using an electrical model of the heart. Twelve-lead electrocardiogram (ECG) signals were simulated and inspected for arrhythmias caused by the applied fields for both healthy and diseased hearts. The simulations show that the shape of the thorax and the conductive paths significantly influence induced E-fields. In healthy patients, these fields are not sufficient to elicit serious arrhythmias with the use of contemporary gradient sets. However, raising the strength and number of repeated switching episodes of gradients, as is certainly possible in local chest gradient sets, could expose patients to increased risk. For patients with cardiac disease, the risk factors are elevated. By the use of this model, the sensitivity of cardiac pathologies, such as abnormal conductive pathways, to the induced fields generated by an MRI sequence can be investigated. (C) 2003 Wiley-Liss, Inc.

A educação ambiental nos espaços de convivência : tecendo a cultura da sustentabilidade nas redes cotidianas de uma escola municipal de Vila Velha/ES

Este trabalho tem como objetivo problematizar a ecoformação de professoras e alunos em espaços de convivência, potencializados com as experiências da IV Conferência Nacional Infanto-juvenil de Meio Ambiente (CNIJMA), visitas monitoradas, aulas de campo e saídas. Ancorada na Política Estruturante de Educação Ambiental, entendo que esses espaços de convivência expressam um processo educacional, permanente, continnum e transformador. Tendo como mediadora a COM-Vida (Comissão de Meio Ambiente e Qualidade de Vida) e o Tratado de Educação Ambiental para as Sociedades Sustentáveis e Responsabilidade Global, a Educação Ambiental visa fortalecer a cidadania ambiental em movimento escola-comunidade-escola. Impregnada de sentidos e significados, busquei pesquisar a ecoformação dessa coletividade pelo viés do Paradigma da Complexidade, que me apresentou as incertezas como um processo potencializador da criatividade, da amizade e da solidariedade que tecem a rede de saberes e fazeres que envolvem esses sujeitos investigados, além de evidenciar o cuidado de si com o outro e com o mundo. Ao trilhar os caminhos desta pesquisa, optei por abordagens qualitativas inspiradas na fenomenologia-existencial proposta por Martin Heidegger, Michèle Sato e Paulo Freire e, dessa forma, pude investigar os saberes ambientais que atravessam as redes cotidianas da escola pesquisada, potencializando a cultura da sustentabilidade. Valendo-me da observação participante das práticas pedagógicas, encontrei nas narrativas das professoras e alunos a expressividade de um processo ecoformativo que instiga outras racionalidades comprometidas com a ética, a coletividade, a afetividade, a solidariedade, as transformações sociais, a diversidade e a outridade.

Hibridizações curriculares nos cotidianos de uma escola de ensino médio: ou sobre a força dos jovens na invenção de uma vida bonita

O texto apresenta os percursos da investigação realizada numa escola pública de ensino médio do município de Santa Teresa, interior do Espírito Santo. Afirma que, nas ações e inventividades cotidianas dos sujeitos praticantes, são tecidos os processos curriculares que dão movimento à pesquisa, considerando esses praticantes como protagonistas das teoriaspráticas curriculares. Problematiza os modos de ser jovem ao discutir os processos de singularização que acontecem nas relações cotidianas, defendendo uma perspectiva teoricoepistemológica que considera os jovens como sujeitos híbridos que habitam entre-lugares culturais, impossibilitando sua localização em identidades idealizadas ou fixas. Aposta nas relações e criações cotidianas, nos movimentos e tessituras dos currículos que se dão em redes coletivas e compartilhadas de saberesfazessentidos, tecidas entre os jovenspraticantes, seus professores e demais habitantes dos cotidianos escolares para além das uniformidades, padronizações e hierarquias das políticas oficiais de currículos. Assume o processo de hibridação que acontece nessas relações, nas discussões ligadas às teoriaspráticas cotidianas e associa a educação e a produção curricular aos processos culturais mais amplos, reconhecendo os limites da criação de uma definição única e precisa de “currículo”. Nesse sentido, defende o fazer curricular como produção de sentidos, argumentando a favor da criação de currículos hibridizados que se constituem em meio a práticas culturais híbridas, onde os movimentos, usos e negociações devem ser considerados nos processos complexos que os constituem, em meio às criações anônimas que se proliferam nos cotidianos. Assume como opção teoricometodologicopolítica as pesquisas com os cotidianos, utilizando narrativastextuaisimagéticas produzidas nos diferentes contextos da pesquisa pelos praticantes. Evidencia, ainda, que a criação da tese se faz no próprio movimento da escrita, num processo de ficção, discutindo questões ligadas às juventudes, à educação profissionalizante, ao ensino médio, aos modos de pesquisa, às relações cotidianas, às redes de singularidades, aos currículos, aos modelos de escola, às magensnarrativas desses processos, entre outras, sem, no entanto, definir os limites desses campos enunciativos, compondo-se, numa mistura intrigante e complexa de sons, gostos, fazeres, dizeres e calares dos percursos de conhecer, compreendendo a maior “marca cotidiana do cotidiano”.

Lucidez-Embriaguez, movimento e arrebatamento: homens,(Semi)deuses que perambulam e a educação menor num bairro de uma rede municipal

A tese afirma a vida por meio das biopotências que se manifestam em movimentações invisíveis aos olhos acostumados a permitir o ver, o julgar e o falar. Foca o tempo presente, na comunicação em redes, traz em si a potência de reatar a multidão, com a capacidade de sondar possibilidades mostrando o que antes parecia opaco e impossível. Perambular é ligar nas redes quentes de um bairro com/no/do território ao privilegiar o movimento, o processo, sempre caminhando pelas vias e conexões abertas, aposta estética-ética-política nos paradoxos sem superação e não hierarquizados. Toma como método de pesquisa-intervenção elementos de uma cartografia de movimentos e devires, traçando um perambular rizomático em que são problematizados a constituição do problema de pesquisa, que considera a construção do conhecimento diversificada, descentralizada e horizontalizada. Problematiza as práticas discursivas de si em suas relações com a biopolítica, a governabilidade e a biopolítica das populações. O que está(rá) rolando nesse bairro, no que foi chamado de criança, adolescente, escola, compor para que as coisas apareçam, junto com outros que vivem a loucura em duplas e trios. A tese é a possibilidade da existência de uma educação menor na periferia para as populações marginalizadas, muçulmanizadas. Educação menor, da sala de aula, do bairro, do cotidiano de professores, familiares e alunos. Educação que permite revolucionários, na medida em que alguma revolução ainda faz sentido na educação nesses dias. A educação menor constitui-se, assim, num empreendimento de militância, de professores militantes. Plano das afecções em que não há unidades, apenas intensidade. A tese fala do processo, de como reproduzir, ou não, os modos de subjetividade dominante, não se trata de medidas - "menor" ou "pequeno". Nesse sentido, é preciso considerar os efeitos de produção de subjetividade e a incorporação dos fatos à própria vida. A tese analisa movimentos instituintes buscando reconhecê-los em sua natureza contestatória e transgressora e ter conhecimento de como se organiza na escola e muito além dela. Discutindo a produtividade dessa coreografia do perambular, esboçamos movimentos que denominamos: estradas que levam a nada, além muro

Sentidos da formação docente para a profissionalização - Na voz do professor do campo

O trabalho discute os sentidos da formação docente na profissionalização de professores do campo. Nasce do desassossego que interroga a prática da formação continuada, sobretudo, a especialização em educação do campo e os sentidos que são produzidos pelos sujeitos em interface com o trabalho docente nas experiências da Escola Família Agrícola, Escola do Movimento dos Trabalhadores Sem Terra e Escola Multisseriada. Têm nos estudos de Vigotski (2005), Benjamin (1994) e Larrosa (2002) as contribuições que fundamentam a compreensão de sentidos e experiência, estes como produção subjetiva, temporal e singular que ecoam das vozes dos sujeitos. As narrativas como perspectiva metodológica da pesquisa são aqui adotadas como as histórias de práticas em situação (BERTAUX, 2010) ou histórias de vida que pensam um projeto (JOSSO, 2002) e que por assim se constituírem tem como ponto motivador nos diálogos a formação e a profissão docente no campo. Trata-se, de uma narrativa de vida situada, a partir de um impulso que proporciona ao narrador e seu interlocutor o adentrar de uma história que se faz em meio a pessoas, memórias, sentimentos, conflitos, práticas e todo um contexto acerca do impulso de suas experiências de vida, formação e profissão. A partir da escuta em diálogo com as questões da pesquisa registramos a escrita dos sentidos produzidos, não como universais, mas como heterogêneos e simultaneamente singulares aos sujeitos. Nessa perspectiva, os sujeitos produzem diferentes sentidos na relação formação e profissionalização, estes amalgamados e relacionados às suas aspirações com a formação continuada e a carreira docente, imbricados nas itinerâncias dos movimentos sociais nos quais militam, bem como, nas memórias e trajetórias na educação. Pensar, portanto, em processos de formação continuada de professores do campo, à luz dessa discussão, é abrir-se aos diferentes contornos que esta assume a partir dos sentidos produzidos pelos sujeitos, desafiando-nos à construção de projetos que dialoguem com a diversidade da educação do campo e que se colocam como espaçostempos da reflexão do ser e/ou estar professor (a)-monitor (a)-educador (a) do campo.

Angola, jeje e ketu : memórias e identidades em casas e nações de candomblé na Região Metropolitana da Grande Vitória (ES)

Angola, jeje e ketu: Memórias e identidades em casas e nações de candomblé na Região Metropolitana da Grande Vitória (ES), que é o tema desta dissertação, requer adentrar em análises de categorias nativas do povo de santo, e, em seguida, passar a questões teóricas sobre esses temas. Na cidade de Serra encontram-se as quatro casas de santo onde a pesquisa de campo foi realizada com três iyalorixás e um babalorixá, que dividem suas memórias e experiências religiosas compondo um exercício teórico sobre a história e a formação do candomblé no Espírito Santo. Nesse estado, que não é referência dessa religião, a mesma encontra-se em ascensão. A preocupação dos integrantes das comunidades de terreiros é transformar parte das tradições orais em produção escrita. Tendo em vista os processos políticos de reconhecimento legal da diversidade cultural, o debate se deu em torno de hibridização e múltiplas formas de identidade. O universo encantador e mágico do candomblé é composto pelos toques dos atabaques, danças rituais e fé em forças da natureza. Os “filhos da diáspora africana” trazidos para o Brasil eram de várias regiões da África, o que nos permite entender a diversidade cultural que marca esses grupos. Em função do sincretismo entre as próprias religiões de matriz africana e delas com o catolicismo e as doutrinas espiritualistas, essas religiões encontram-se de norte a sul do país. Este encontro de crenças e rituais é tão evidente que já não dizemos religiões “africanas” e sim religiões “afro-brasileiras”. O candomblé, desde o seu surgimento, vem sendo criado e recriado pela transmissão de suas tradições e ritos. A tradição oral nas comunidades de terreiro é um dos elementos demarcadores da construção da sua identidade, a partir de uma organização interna e do aprendizado hierarquicamente transmitido pelos depositários do saber, seguindo uma ordem de senioridade de iniciação, os antigos são detentores dos saberes e segredos. Por ser uma religião iniciática, o aprendizado ocorre permanentemente, em especial o da língua ritual, onde o exercício e o contato levam a transmissão cultural. O povo de santo reconstrói uma ligação com uma comunidade imaginada que remonta a África e desenvolve relações de parentesco ficcional entre os membros das comunidades de terreiro e forma uma família de santo e de axé.

Sentidos da docência para egressos dos cursos de licenciatura a distância da Universidade Federal do Espírito Santo no Polo de Itapemirim – Espírito Santo

Investiga os sentidos do ser e dos saberes docentes com ênfase no processo de formação inicial de professores para a educação básica, por meio da modalidade de Educação a Distância – EAD. Questiona os modos como o ser docente e os saberes da profissão docente foram se constituindo ao longo das trajetórias de formação percorridas pelos estudantes egressos dos três primeiros cursos de licenciatura em Química, Física e Artes Visuais, ofertados pela Universidade Federal do Espírito Santo (Ufes), no âmbito do Sistema Universidade Aberta do Brasil – UAB, entre 2008 e 2014, no Polo da cidade de Itapemirim/ES, em um recorte temporal definido como antes, durante e após a integralização dos referidos cursos. Pressupõe uma perspectiva teórica crítica, que compreende a formação e a docência como processos históricos de construção social e coletiva, que não possuem início e término em si, por si e para si. A pesquisa delineia-se como um estudo de caso qualitativo. A abordagem aos sujeitos deu-se por meio de técnicas que visam à coleta de dados descritivos, com o uso de três principais instrumentos, no formato semiestruturado: um questionário, uma entrevista coletiva e um fórum virtual temático. Para compor o repertório de dados, ocorreram, ainda, informações advindas dos documentos e bases legais que deram sustentação à oferta dos cursos, bem como dos relatórios de acompanhamento e gestão destes. A análise dos dados se deu por meio da técnica de triangulação, com sustentação teórica nos estudos de Freire, Nóvoa e Tardif. Evidencia a necessidade de estudos na área da formação articulada à EAD, bem como da consideração dos saberes cotidianos da docência na proposição de políticas à sua formação. Revela uma variedade de sentidos atribuídos aos conceitos de docência e dos saberes da docência e a sua constituição em meio a processos formativos ao longo de toda a vida dos sujeitos. Reconhece a necessidade de uma formação contínua do docente após a obtenção de sua titulação profissional e aponta a EAD como possibilidade de acesso a essa formação na/pela Universidade pública, em tempos e espaços que se vêm constituindo, em meio às novas tecnologias da informação e da comunicação. Ressalta a importância do Sistema UAB para a disseminação da formação e da EAD, bem como a necessidade de institucionalização dessa modalidade como forma de superação do caráter emergencial e provisório da atual política de formação de professores no Brasil.