Geometric quantum computation using fictitious spin-1/2 subspaces of strongly dipolar coupled nuclear spins

Geometric phases have been used in NMR to implement controlled phase shift gates for quantum-information processing, only in weakly coupled systems in which the individual spins can be identified as qubits. In this work, we implement controlled phase shift gates in strongly coupled systems by using nonadiabatic geometric phases, obtained by evolving the magnetization of fictitious spin-1/2 subspaces, over a closed loop on the Bloch sphere. The dynamical phase accumulated during the evolution of the subspaces is refocused by a spin echo pulse sequence and by setting the delay of transition selective pulses such that the evolution under the homonuclear coupling makes a complete 2 pi rotation. A detailed theoretical explanation of nonadiabatic geometric phases in NMR is given by using single transition operators. Controlled phase shift gates, two qubit Deutsch-Jozsa algorithm, and parity algorithm in a qubit-qutrit system have been implemented in various strongly dipolar coupled systems obtained by orienting the molecules in liquid crystal media.

Diplomatian historiapolitiikka: Historia-argumenttien käyttö Kosovon kysymyksessä 1998-2010

Tutkielmassa tarkastellaan yhtä kansainvälisten suhteiden ja diplomatian lähihistorian pulmallisinta haastetta, kysymystä Kosovon asemasta vuosina 1998–2010. Se oli yksi keskeisimmistä 1990-luvun Jugoslavian hajoamissotien solmukohdista ja suhtautuminen siihen jakaa edelleen kansainvälisen yhteisön rivejä maailmanlaajuisesti. Tapaus on erityisen mielenkiintoinen myös nationalismin ja historiapolitiikan kannalta, sillä Kosovo on sekä albaanien että serbien kansallisen identiteetin ydinaluetta. Varhaishistorian myytit ja etnohistorialliset kertomukset ovat olleet tärkeässä asemassa lukuisissa aluetta koetelleissa konflikteissa. Tutkimuksen lähtökohtana on historiapolitiikan lähestymistavan välttämättömyys kansainvälisesti politisoituneen ”Kosovon kysymyksen” ymmärtämisessä. Historiapolitiikan teoreettisen viitekehyksen soveltuvuuden koettelu diplomatian argumentaation ja kansainvälisten suhteiden analysoinnissa on olennainen osa tutkimuksen tehtävänasettelua, sillä varsinkaan Suomessa ei vastaavaa tutkimusta ole ennen tehty. Samalla tutkimuksen tavoitteena on luokitella, analysoida ja vertailla eri valtioiden diplomaattisten historia-argumenttien käyttöä Kosovon kysymyksen yhteydessä sekä tarkastella näiden argumenttien kautta suhtautumista kansallisiin etnohistorian tulkintoihin ja niiden käyttöön 1990-luvun retoriikassa. Tutkielman tärkeimpiä alkuperäislähteitä ovat YK:n turvallisuusneuvoston Kosovoa käsittelevien istuntojen pöytäkirjat vuosilta 1998–2010 sekä huhti- ja heinäkuussa 2009 YK:n kansainväliselle tuomioistuimelle (ICJ) toimitetut, Kosovon itsenäisyysjulistuksen lainmukaisuutta käsittelevät, kirjalliset lausunnot ja kommentit. Tutkimuskirjallisuuden osalta tutkielman tärkeimpiä lähteitä ovat muun muassa Oliver Jens Schmittin, Marc Wellerin ja Pekka Visurin teokset sekä monet albaanien ja serbien kansallisia historiakäsityksiä ilmentävät teokset. Tutkielman metodologisena apuvälineenä on sovellettu suomalaisessa tutkimuksessa aikaisemmin hyvin vähän käytettyä Karl-Georg Faberin mallia historian poliitisen käytön kategorisoimiseksi. Faberin mallia käytetään paitsi historia-argumenttien luokittelun kehikkona, myös ajattelua ohjaavana historianfilosofisena kolmitasoisena mallina. Sitä on täydennytty Chaïm Perelmanin ja Lucie Olbrechts-Tytecan retoriikan tutkimuksen teorialla. Tutkimuksen tärkeimpiä johtopäätöksiä on historiapolitiikan näkökulman ja Faberin mallin hedelmällisyyden toteaminen diplomatian argumentaation analysoinnissa. Samalla tutkimus osoittaa, että historia-argumenteilla oli (ja on edelleen) Kosovon kysymyksessä oma erityinen roolinsa, joka vaihteli ajallisesti ja teemoittain. Toisaalta kansalliset historiakäsitykset, kuten käsitys omasta kansasta uhrina, näkyivät argumenteissa selvästi, toisaalta pyrkimyksenä oli vältellä nationalistiseksi tulkittavia historia-argumentteja. Lisäksi monissa argumenteissa vaaditiin väkivaltaisen historian jättämistä taakse eurooppalaisen tulevaisuuden toivossa.

Terahertz Time Domain Spectroscopy to Detect Low-Frequency Vibrations of Double-Walled Carbon Nanotubes

We have measured the frequency-dependent real index of refraction and extinction coefficient (and hence the complex dielectric function) of a free-standing double-walled carbon nanotube film of thickness 200 nm by using terahertz time domain spectroscopy in the frequency range 0.1 to 2.5 THz. The real index of refraction and extinction coefficient have very high values of approximately 52 and 35, respectively, at 0.1 THz, which decrease at higher frequencies. Two low-frequency phonon modes of the carbon nanotubes at 0.45 and 0.75 THz were clearly observed for the first time in the real and imaginary parts of the complex dielectric function along with a broad resonance centred at around 1.45 THz, the latter being similar to that in single-walled carbon nanotubes assigned to electronic excitations. Our experiments bring out a possible application of double-walled carbon nanotube films as a neutral density filter in the THz range.

Hintakartelli toistettuna pelinä: teoriasta pääkaupunkiseudun bensiinin vähittäismyyntimarkkinoille

Tutkielman tarkoituksena oli soveltaa toistetun pelin teoria- ja empiriapohjaa suomalaiseen tutkimusaineistoon. Kartellin toimintadynamiikka on mallinnettu peliteorian osa-alueen, toistetun pelin kentäksi. Toistetussa pelissä samaa, kerran pelattua peliä pelataan useita kierroksia. Äärettömästi toistetusta pelistä muodostuu toistetun pelin yleinen teoria (The Folk Theorem), jossa jokaisella pelaajalla on yksilöllisesti rationaalinen käytössykli. Toisen pelaajan kanssa tehty yhteistyö kasvattaa pelaajan käytössykliltä kertyvää kokonaishyötyä. Kartellitutkimuksessa ei voi ohittaa oikeustieteellistä näkökulmaa, joten sekin on tiivistetysti mukana esityksessä. Äänettömässä tai implisiittisessä kartellissa ( tacit collusion ) ei avoimen kartellin tavoin ole osapuolten välistä kommunikointia, mutta sen lopputulos on sama. Tästä syystä äänetön kartelli on yhdenmukaistettuna käytöksenä kielletty. Koska myös tunnusmerkit ovat osin samat, kartellitutkimus on saanut arvokasta mittausaineistoa paljastuneiden kartellien käytöksestä. Pelkkään hintatiedostoonkin perustuvalla tutkimuksella on vankka teoreettinen ja empiirinen pohja. Oikeuskirjallisuudessa ja käytännössä hintayhteneväisyyden on yhdessä muiden tunnusmerkkien kanssa katsottu olevan indisio kartellista. Bensiinin vähittäismyyntimarkkinat ovat rakenteellisesti otollinen kenttä toistetulle pelille. Tutkielman empiirisessä osuudessa kohteena olivat pääkaupunkiseudun bensiinin vähittäismyyntimarkkinat ja tiedosto sisälsi otoksia hinta-aikasarjoista ajalta 1.8.2004 - 30.6.2005 kaikkiaan 116:ltä jakeluasemalta Espoosta, Helsingistä ja Vantaalta. Tutkimusmenetelmänä oli toistettujen mittausten varianssianalyysi post hoc-vertailuin. Tilastollisesti merkitsevä hinnoitteluyhtenevyys lähellä sijaitsevien asemien kesken löytyi 47 asemalta, ja näin ollen näillä asemilla on yksi kartellin tunnusmerkeistä. Hinnoitteluyhtenevyyden omaavat asemat muodostivat liikenneyhteyksien mukaan jaetuilla kilpailualueillaan ryhmittymiä ja kaikkiaan tällaisia yhtenevästi hinnoittelevia ryhmittymiä oli 21. Näistä ryhmittymistä 9 oli ns. sekapareja eli osapuolina olivat kylmäasema ja liikenneasema. Useimmissa tapauksissa oli kyseessä alueensa kalleimmin hinnoitteleva kylmäasema. Tutkielman tärkeimmät lähteet: Abrantes-Metz, Rosa M. – Froeb, Luke M. – Geweke, John F. – Taylor, Cristopher T. (2005): A Variance screen for collusion. Working paper no. 275, Bureau of economics, Federal Trade Commission, Washington DC 20580. Dutta, Prajit K. (1999): Strategies and Games, Theory and Practice. The MIT Press, Cambridge, Massachusetts, London, England. Harrington, Joseph E. (2004): Detecting cartels. Working paper. John Hopkins University. Ivaldi, Marc – Jullien, Bruno – Rey, Patric – Seabright, Paul – Tirole, Jean (2003): The Economics of Tacit Collusion. EU:n komission kilpailun pääosaston julkaisu. Phlips, Louis (1996): On the detection of collusion and predation. European Economic Review 40 (1996), 495–510.

Coexistence of para and ferromagnetic phases of Fe3+ in undoped CdZnTe (Zn similar to 4%) crystals

The signatures of the coexistence of para and ferromagnetic phases for the Fe3+ charge state of iron have been identified in the low temperature electron spin resonance (ESR) spectra in undoped CdZnTe (Zn similar to 4%) crystals and independently verified by superconducting quantum interference device (SQUID) and AC susceptibility measurements. In the paramagnetic phase the inverse of AC susceptibility follows the Curie-Weiss law. In the ferromagnetic phase the thermal evolution of magnetization follows the well-known Bloch T-3/2 law. This is further supported by the appearance of hysteresis in the SQUID measurements at 2 K below T-c which is expected to lie in between 2 and 2.5 K. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Properties of Toeplitz operators on analytic function spaces : from function symbols to distributions

Toeplitz operators are among the most important classes of concrete operators with applications to several branches of pure and applied mathematics. This doctoral thesis deals with Toeplitz operators on analytic Bergman, Bloch and Fock spaces. Usually, a Toeplitz operator is a composition of multiplication by a function and a suitable projection. The present work deals with generalizing the notion to the case where the function is replaced by a distributional symbol. Fredholm theory for Toeplitz operators with matrix-valued symbols is also considered. The subject of this thesis belongs to the areas of complex analysis, functional analysis and operator theory. This work contains five research articles. The articles one, three and four deal with finding suitable distributional classes in Bergman, Fock and Bloch spaces, respectively. In each case the symbol class to be considered turns out to be a certain weighted Sobolev-type space of distributions. The Bergman space setting is the most straightforward. When dealing with Fock spaces, some difficulties arise due to unboundedness of the complex plane and the properties of the Gaussian measure in the definition. In the Bloch-type spaces an additional logarithmic weight must be introduced. Sufficient conditions for boundedness and compactness are derived. The article two contains a portion showing that under additional assumptions, the condition for Bergman spaces is also necessary. The fifth article deals with Fredholm theory for Toeplitz operators having matrix-valued symbols. The essential spectra and index theorems are obtained with the help of Hardy space factorization and the Berezin transform, for instance. The article two also has a part dealing with matrix-valued symbols in a non-reflexive Bergman space, in which case a condition on the oscillation of the symbol (a logarithmic VMO-condition) must be added.

Symbolinen representaatio: taidetta paperilla : Tanssinotaation käytön tarkastelua musiikkitieteellisten ja tanssitieteellisten teorioiden valossa

Tässä tutkielmassa tutkin tanssin liikemateriaalin kirjoittamista suomalaisessa tanssitaiteessa. Tutkielman tarkoitus on pohtia 1) mikä tanssista taiteenlajina tekee sellaisen, että virallinen notaatio on katsottu tarpeettomaksi, 2) mitä keinoja Suomessa tanssin parissa työskentelevät ovat kehittäneet selviytyäkseen ilman yhteistä notaatiota, sekä 3) miten yhteisen tanssinotaation laajempi käyttö voisi mahdollisesti hyödyttää tanssia. Tutkielman näkökulma on poikkitaiteellinen: vertaan tanssia ja sen käsittämistä taiteena sen sisartaiteeseen, musiikkiin. Tärkeimmät käsitellyt teoreetikot ovat musiikkipsykologi John A. Sloboda, symbolista representaatiota käsitelleet Marc Leman ja Kari Kurkela sekä musiikin ruumiillisuutta tutkinut musiikkitieteilijä Suzanne Cusick. Tanssin tutkimuksen piiristä ammennan teoreettista materiaalia ennen kaikkea Rudolf Labanin ja Valerie Preston-Dunlopin liikkeen analyysista sekä tanssinotaatiota käsitelleiden Claudia Jeschken, Judy Van Zilen, Victoria Wattsin ja Grahm McFeen artikkeleista. Toista tutkimuskysymystä varten keräsin v.2009 kyselyaineiston, jota käytän tukemaan teoreettisia väitteitäni notaation käytöstä. Aineiston keruumetodini oli kyselykaavake, joka lähetettiin jokaiseen Suomen tanssioppilaitokseen ja tanssiteattereihin sekä niille ammattimaisesti toimivien tanssiryhmien tanssijoille ja koreografeille ja itsenäisille toimijoille, joiden yhteystiedot olivat saatavilla Tanssin tiedotuskeskuksen tai Tanssin aluekeskusten kautta. Pienen vastausprosentin vuoksi aineistoa ei ollut mielekästä tutkia kvantitatiivisin menetelmin, vaan vastauksia käsitellään havainnollistavina esimerkkeinä tanssin kentältä. Yleisesti suomalaisen tanssitaiteen kentällä yhteisellä notaatiosysteemillä käsitetään labanotaatiota. Notaatio koetaan varsinaisen tanssin päälle liimattuna asiana, ei taiteenlajin ytimeen kuuluvana tekstinä. Suzan Cusackin ruumiillisuusteoriaa mukaillen huomioin, että musiikki on totuttu käsittämään mielen aktiviteettina, kun taas tanssi on nähty lähes täysin ruumiillisena toimintana. Tätä mielen ja kehon vastakkainasettelua vasten notaatiota on perinteisesti sovellettu musiikkiin, mutta tanssiin ei. Kaikki kyselyyn vastanneet suomalaisen tanssitaiteen ammattilaiset kuitenkin kirjoittivat tanssia muistiin paperille. Kerätty materiaali osoitti siihen suuntaan, että symbolinen representaatio tanssista on tärkeä silloin, kun halutaan kuvata tanssin rakennetta: esimerkiksi teoksen muotoa ja dramaturgiaa. Liikemuistin tukena sen rooli korostuu erityisesti opetustyössä. Niin John A. Sloboda kuin Kari Kurkelakin korostavat symbolisen representaation roolia kommunikaation välineenä; lisäksi sen käyttö voi Graham McFeen mukaan selventää teosidentiteettiä sekä luoda arkistoa paitsi valmiista teoksista, myös koreografisesta prosessista ja esitystavoista. Myös nämä molemmat näkökulmat tulivat esiin aineistossa. Toisin kuin musiikin piirissä, notaatiota ei yleensä opeteta tanssijoille. John A. Slobodaa mukaillen esitän, että minkä tahansa notaation osaaminen saattaa muuttaa tanssin tekijän kognitiivisia prosesseja ja ajattelutapaa tanssista, ja suullisesta kulttuurista kirjoitettuun kulttuuriin siirtyminen pitää sisällään niin etuja kuin riskejäkin. Jos notaation siitä huolimatta halutaan tulevan eläväksi osaksi tanssia ja hyödyntävän sitä taiteenlajina, olisi notaatiokysymykseen otettava uudenlainen pedagoginen lähestymistapa: tanssinotaatiota olisi opetettava alkeistasolta lähtien ja kyseenalaistettava ajatus, jonka mukaan koreologi tai notaattori on erillinen ammatti.

The effect of grain size on the high-strain, high-strain-rate behavior of copper

Copper with four widely differing grain sizes was subjected to high-strain-rate plastic deformation in a special experimental arrangement in which high shear strains of approximately 2 to 7 were generated. The adiabatic plastic deformation produced temperature rises in excess of 300 K, creating conditions favorable for dynamic recrystallization, with an attendant change in the mechanical response. Preshocking of the specimens to an amplitude of 50 GPa generated a high dislocation density; twinning was highly dependent on grain size, being profuse for the 117- and 315-mu m grain-size specimens and virtually absent for the 9.5-mu m grain-size specimens. This has a profound effect on the subsequent mechanical response of the specimens, with the smaller grain-size material undergoing considerably more hardening than the larger grain-size material. A rationale is proposed which leads to a prediction of the shock threshold stress for twinning as a function of grain size. The strain required for localization of plastic deformation was dependent on the combined grain size/shock-induced microstructure, with the large grain-size specimens localizing more readily. The experimental results obtained are rationalized in terms of dynamic recrystallization, and a constitutive equation is applied to the experimental results; it correctly predicts the earlier onset of localization for the large grain-size specimens. It is suggested that the grain-size dependence of shock response can significantly affect the performance of shaped charges.

Comparison of electrical resistivity by geophysical method and neutron probe logging for soil moisture monitoring in a forested watershed

Geophysical methods are becoming more popular nowadays in the field of hydrology due to their time and space efficiency. So an attempt has been made here to relate electrical resistivity with soil moisture content in the field. The experiments were carried out in an experimental watershed `Mulehole' in southern India, which is a forested watershed with approximately 80% red soil. Five auger holes were drilled to perform the soil moisture and electrical resistivity measurements in a toposequence having red and black soils, with sandy weathered soil at the bottom. Soil moisture was measured using neutron probe and electrical resistivity was measured using electrical logging tool. The results indicate that electrical resistivity measurements can be used to measure soil moisture content for red soils only.

Spectral asymptotics of the Helmholtz model in fluid-solid structures

A model representing the vibrations of a coupled fluid-solid structure is considered. This structure consists of a tube bundle immersed in a slightly compressible fluid. Assuming periodic distribution of tubes, this article describes the asymptotic nature of the vibration frequencies when the number of tubes is large. Our investigation shows that classical homogenization of the problem is not sufficient for this purpose. Indeed, our end result proves that the limit spectrum consists of three parts: the macro-part which comes from homogenization, the micro-part and the boundary layer part. The last two components are new. We describe in detail both macro- and micro-parts using the so-called Bloch wave homogenization method. Copyright (C) 1999 John Wiley & Sons, Ltd.

The steady state nuclear Overhauser effect revisited

The steady state of a two spin system coupled to an isotropic environment and to each other through a dipolar interaction and under irradiation by a monochromatic, circularly polarized radio frequency field is determined ab initio using thermodynamic arguments. This steady state is used to describe the well known nuclear Overhauser effect in liquids. The steady state is also derived from the Solomon-Bloch set of equations used to describe the driven spin. It is shown that in the limit of weak driving, the two solutions coincide. (C) 1999 American Institute of Physics. [S0021-9606(99)71210-9].

An ab-initio study of the role of lone pairs in the structure and insulator-metal transition in SnO and PbO

We have performed density functional calculations on tetragonal SnO and PbO (litharge) in the space group P4/nmm with the specific intention of examining the role played by Sn 5s and Pb 6s lone pairs in stabilizing the structure, and in giving rise to semi-metallic behavior (of SnO at ambient pressure and of PbO in the gamma phase). Use of the electron localization function has permitted real-space visualization of the lone pair in these structures. We also discuss the electronic structure of the orthorhombic PbO (massicot, space group Pbma) which again has localized lone pairs, contrary to some earlier expectation. (C) 2002 Editions scientifiques et medicales Elsevier SAS. All rights reserved.

Lead Stereochemistry in Incommensurate Ferroelectric Perovskites and in Incommensurate Lead Monoxide

We have performed Rietveld refinements on neutron and synchrotron diffraction patterns and density functional calculations on various ferroelectric lead perovskites and on α lead monoxide (litharge). These structural data have allowed to shed some light on lead stereochemistry in these compounds. In particular, we discuss the changing in the lead behaviour between the paraelectric cubic phases and the low temperature anti or ferroelectric phases in Pb2CoWO6 and Pb2MgTeO6 (both incommensurate), in Pb2MgWO6 (antiferroelectric) and in PbMg1/3Nb2/3O3 (relaxor). The possible phase transition mechanisms are reviewed and the bonds are compared to those in the aperiodic structure of α-lead monoxide.

VIP blockade leads to microcephaly in mice via disruption of Mcph1-Chk1 signaling

Autosomal recessive primary microcephaly (MCPH) is a genetic disorder that causes a reduction of cortical outgrowth without severe interference with cortical patterning. It is associated with mutations in a number of genes encoding protein involved in mitotic spindle formation and centrosomal activities or cell cycle control. We have shown previously that blocking vasoactive intestinal peptide (VIP) during gestation in mice by using a VIP antagonist (VA) results in microcephaly. Here, we have shown that the cortical abnormalities caused by prenatal VA administration mimic the phenotype described in MCPH patients and that VIP blockade during neurogenesis specifically disrupts Mcph1 signaling. VA administration reduced neuroepithelial progenitor proliferation by increasing cell cycle length and promoting cell cycle exit and premature neuronal differentiation. Quantitative RT-PCR and Western blot showed that VA downregulated Mcph1. Inhibition of Mcph1 expression led to downregulation of Chk1 and reduction of Chk1 kinase activity. The inhibition of Mcph1 and Chk1 affected the expression of a specific subset of cell cycle-controlling genes and turned off neural stem cell proliferation in neurospheres. Furthermore, in vitro silencing of either Mcph1 or Chk1 in neurospheres mimicked VA-induced inhibition of cell proliferation. These results demonstrate that VIP blockade induces microcephaly through Mcph1 signaling and suggest that VIP/Mcph1/Chk1 signaling is key for normal cortical development.

The determination of stem cell fate by 3D scaffold structures through the control of cell shape

Stem cell response to a library of scaffolds with varied 3D structures was investigated. Microarray screening revealed that each type of scaffold structure induced a unique gene expression signature in primary human bone marrow stromal cells (hBMSCs). Hierarchical cluster analysis showed that treatments sorted by scaffold structure and not by polymer chemistry suggesting that scaffold structure was more influential than scaffold composition. Further, the effects of scaffold structure on hBMSC function were mediated by cell shape. Of all the scaffolds tested, only scaffolds with a nanofibrous morphology were able to drive the hBMSCs down an osteogenic lineage in the absence of osteogenic supplements. Nanofiber scaffolds forced the hBMSCs to assume an elongated, highly branched morphology. This same morphology was seen in osteogenic controls where hBMSCs were cultured on flat polymer films in the presence of osteogenic supplements (OS). In contrast, hBMSCs cultured on flat polymer films in the absence of OS assumed a more rounded and less-branched morphology. These results indicate that cells are more sensitive to scaffold structure than previously appreciated and suggest that scaffold efficacy can be optimized by tailoring the scaffold structure to force cells into morphologies that direct them to differentiate down the desired lineage. Published by Elsevier Ltd.