Quantum chemistry studies on electronic properties of CN adsorbed on silver electrodes

The electronic properties of CN adsorbed on Ag electrodes at different potentials have been studied by using the method of self-consistent-charge discrete variational Xa (SCC-DV-Xa) cluster calculations. It is shown that the binding of NCAg is dominated by both electrostatic and polarization effects derived from the charge of CN, and that the transfer of s charge from CN to silver is the largest donation contribution. The electrode potential influences this charge transfer process and the interaction between CN adsorbate and silver electrode. The results of quantum chemistry calculations fit well with the experimental data of in situ spectroscopic studies on the CN/Ag electrode systems. © 1991.

Sequential measurement-based quantum computing with memories

We introduce a general scheme for sequential one-way quantum computation where static systems with long-living quantum coherence (memories) interact with moving systems that may possess very short coherence times. Both the generation of the cluster state needed for the computation and its consumption by measurements are carried out simultaneously. As a consequence, effective clusters of one spatial dimension fewer than in the standard approach are sufficient for computation. In particular, universal computation requires only a one-dimensional array of memories. The scheme applies to discrete-variable systems of any dimension as well as to continuous-variable ones, and both are treated equivalently under the light of local complementation of graphs. In this way our formalism introduces a general framework that encompasses and generalizes in a unified manner some previous system-dependent proposals. The procedure is intrinsically well suited for implementations with atom-photon interfaces.

Quantum state storage and processing for polarization qubits in an inhomogeneously broadened Λ-type three-level medium

We address the propagation of a single photon pulse with two polarization components, i.e., a polarization qubit, in an inhomogeneously broadened "phaseonium" \Lambda-type three-level medium. We combine some of the non-trivial propagation effects characteristic for this kind of coherently prepared systems and the controlled reversible inhomogeneous broadening technique to propose several quantum information processing applications, such as a protocol for polarization qubit filtering and sieving as well as a tunable polarization beam splitter. Moreover, we show that, by imposing a spatial variation of the atomic coherence phase, an effcient quantum memory for the incident polarization qubit can be also implemented in \Lambda-type three-level systems.

Optical quantum memory for polarization qubits with V-type three-level atoms

We investigate an optical quantum memory scheme with V-type three-level atoms based on the controlled reversible inhomogeneous broadening (CRIB) technique. We theoretically show the possibility to store and retrieve a weak light pulse interacting with the two optical transitions of the system. This scheme implements a quantum memory for a polarization qubit - a single photon in an arbitrary polarization state - without the need of two spatially separated two-level media, thus offering the advantage of experimental compactness overcoming the limitations due to mismatching and unequal efficiencies that can arise in spatially separated memories. The effects of a relative phase change between the atomic levels, as well as of phase noise due to, for example, the presence of spurious electric and magnetic fields are analyzed.

Effective cutting of a quantum spin chain by bond impurities

Spin chains are promising media for short-haul quantum communication. Their usefulness is manifested in all those situations where stationary information carriers are involved. In the majority of the communication schemes relying on quantum spin chains, the latter are assumed to be finite in length, with well-addressable end-chain spins. In this paper we propose that such a configuration could actually be achieved by a mechanism that is able to effectively cut a spin ring through the insertion of bond defects. We then show how suitable physical quantities can be identified as figures of merit for the effectiveness of the cut. We find that, even for modest strengths of the bond defect, a ring is effectively cut at the defect site. In turn, this has important effects on the amount of correlations shared by the spins across the resulting chain, which we study by means of a scattering-based mechanism of a clear physical interpretation. © 2013 American Physical Society.

Quantum annealing of an ising spin-glass by Green's function Monte Carlo

We present an implementation of quantum annealing (QA) via lattice Green's function Monte Carlo (GFMC), focusing on its application to the Ising spin glass in transverse field. In particular, we study whether or not such a method is more effective than the path-integral Monte Carlo- (PIMC) based QA, as well as classical simulated annealing (CA), previously tested on the same optimization problem. We identify the issue of importance sampling, i.e., the necessity of possessing reasonably good (variational) trial wave functions, as the key point of the algorithm. We performed GFMC-QA runs using such a Boltzmann-type trial wave function, finding results for the residual energies that are qualitatively similar to those of CA (but at a much larger computational cost), and definitely worse than PIMC-QA. We conclude that, at present, without a serious effort in constructing reliable importance sampling variational wave functions for a quantum glass, GFMC-QA is not a true competitor of PIMC-QA.

Quantum yield measurements for the photocatalytic oxidation of Acid Orange 7 (AO7) and reduction of 2,6-dichloroindophenol (DCIP) on transparent TiO2 films of various thickness

This work comprises the photoactivity assessment of transparent sol–gel TiO2 coatings of various thickness using two test systems. The initial rates of both photocatalytic reactions, namely the oxidative bleaching of Acid Orange 7 (AO7) and the reductive bleaching of 2,6-dichlorindophenol (DCIP) increase linearly with increasing titania film thickness as well as with increasing absorbed light flux. The latter work revealed quantum yields (QY) of 0.19% and 92% for the AO7 and DCIP test system, respectively. The low QY for the AO7 oxidation is due to the combination of a slow irreversible reduction of oxygen and also for the oxidation of AO7, thus favouring the high efficiency for electron–hole recombination that is typical for aqueous organic pollutants. In contrast, the very high QY for the photocatalysed reduction of DCIP is due to the presence of a vast excess of glycerol which traps the photogenerated holes efficiently and so allow time for the slower reduction of dye to take place. Furthermore, the oxidation of glycerol results in the generation of highly reducing R-hydroxyalkyl radicals that are able to also reduce DCIP. As a consequence of this ‘current doubling’ effect, the observed QY (92%) is much higher than the apparent theoretical value of 50%.

Amplitude modulation of quantum-ion-acoustic wavepackets in electron-positron-ion plasmas: Modulational instability, envelope modes, extreme waves

A semirelativistic fluid model is employed to describe the nonlinear amplitude modulation of low-frequency (ionic scale) electrostatic waves in an unmagnetized electron-positron-ion plasma. Electrons and positrons are assumed to be degenerated and inertialess, whereas ions are warm and classical. A multiscale perturbation method is used to derive a nonlinear Schrödinger equation for the envelope amplitude, based on which the occurrence of modulational instability is investigated in detail. Various types of localized ion acoustic excitations are shown to exist, in the form of either bright type envelope solitons (envelope pulses) or dark-type envelope solitons (voids, holes). The plasma configurational parameters (namely, the relativistic degeneracy parameter, the positron concentration, and the ionic temperature) are shown to affect the conditions for modulational instability significantly, in fact modifying the associated threshold as well as the instability growth rate. In particular, the relativistic degeneracy parameter leads to an enhancement of the modulational instability mechanism. Furthermore, the effect of different relevant plasma parameters on the characteristics (amplitude, width) of these envelope solitary structures is also presented in detail. Finally, the occurrence of extreme amplitude excitation (rogue waves) is also discussed briefly. Our results aim at elucidating the formation and dynamics of nonlinear electrostatic excitations in superdense astrophysical regimes.

Limitations of a measurement-assisted optomechanical route to quantum macroscopicity of superposition states

Optomechanics is currently believed to provide a promising route towards the achievement of genuine quantum effects at the large, massive-system scale. By using a recently proposed figure of merit that is well suited to address continuous-variable systems, in this paper we analyze the requirements needed for the state of a mechanical mode (embodied by an end-cavity cantilever or a membrane placed within an optical cavity) to be qualified as macroscopic. We show that, according to the phase space-based criterion that we have chosen for our quantitative analysis, the state achieved through strong single-photon radiation-pressure coupling to a quantized field of light and conditioned by measurements operated on the latter might be interpreted as macroscopically quantum. In general, though, genuine macroscopic quantum superpositions appear to be possible only under quite demanding experimental conditions

Facile Synthesis of Anatase TiO2 Quantum-Dot/Graphene-Nanosheet Composites with Enhanced Electrochemical Performance for Lithium-Ion Batteries

A facile method to synthesize well-dispersed TiO₂ quantum dots on graphene nanosheets (TiO₂-QDs/GNs) in a water-in-oil (W/O) emulsion system is reported. The TiO₂/graphene composites display high performance as an anode material for lithium-ion batteries (LIBs), such as having high reversible lithium storage capacity, high Coulombic efficiency, excellent cycling stability, and high rate capability. The excellent electrochemical performance and special structure of the composites thus offer a way to prepare novel graphene-based electrode materials for high-energy-density and high-power LIBs. 

Weakly nonlinear ion-acoustic excitations in a relativistic model for dense quantum plasma

The dynamics of linear and nonlinear ionic-scale electrostatic excitations propagating in a magnetized relativistic quantum plasma is studied. A quantum-hydrodynamic model is adopted and degenerate statistics for the electrons is taken into account. The dispersion properties of linear ion acoustic waves are examined in detail. A modified characteristic charge screening length and "sound speed" are introduced, for relativistic quantum plasmas. By employing the reductive perturbation technique, a Zakharov-Kuznetzov-type equation is derived. Using the small-k expansion method, the stability profile of weakly nonlinear slightly supersonic electrostatic pulses is also discussed. The effect of electron degeneracy on the basic characteristics of electrostatic excitations is investigated. The entire analysis is valid in a three-dimensional as well as in two-dimensional geometry. A brief discussion of possible applications in laboratory and space plasmas is included.

The Well London program - a cluster randomized trial of community engagement for improving health behaviors and mental wellbeing: baseline survey results

Background The Well London programme used community engagement, complemented by changes to the physical and social neighbourhood environment, to improve physical activity levels, healthy eating and mental wellbeing in the most deprived communities in London. The effectiveness of Well London is being evaluated in a pair-matched cluster randomised trial (CRT). The baseline survey data are reported here. Methods The CRT involved 20 matched pairs of intervention and control communities (defined as UK census lower super output areas; ranked in the 11% most deprived LSOAs in London by Index of Multiple Deprivation) across 20 London boroughs. The primary trial outcomes, sociodemographic information and environmental neighbourhood characteristics were assessed in three quantitative components within the Well London CRT at baseline: a cross-sectional, interviewer-administered adult household survey; a self-completed, school-based adolescent questionnaire; a fieldworker completed neighbourhood environmental audit. Baseline data collection occurred in 2008. Physical activity, healthy eating and mental wellbeing were assessed using standardised, validated questionnaire tools. Multiple imputation was used to account for missing data in the outcomes and other variables in the adult and adolescent surveys. Results There were 4107 adults and 1214 adolescent respondents in the baseline surveys. The intervention and control areas were broadly comparable with respect to the primary outcomes and key sociodemographic characteristics. The environmental characteristics of the intervention and control neighbourhoods were broadly similar. There was greater between cluster variation in the primary outcomes in the adult population compared to the adolescent population. Levels of healthy eating, smoking and self-reported anxiety/depression were similar in the Well London population and the national Health Survey for England. Levels of physical activity were higher in the Well London population but this is likely to be due to the different measurement tools used in the two surveys. Conclusions Randomisation of social interventions such as Well London is acceptable and feasible and in this study the intervention and control arms are well balanced with respect to the primary outcomes and key sociodemographic characteristics. The matched design has improved the statistical efficiency of the study amongst adults but less so amongst adolescents. Follow-up data collection will be completed 2012.

Débat inexistant ou paroles persistantes : la théologie des reliques au Moyen Âge, autour du De pigneribus sanctorum de Guibert de Nogent

Les reliques sont des objets associés aux saints, ou au Christ. Une relique est porteuse d’une puissance spirituelle, une virtus, source de miracles. Depuis l’Antiquité et surtout le Moyen Âge, les reliques ont joué un rôle essentiel dans la vie des sociétés chrétiennes. Il n’en reste pas moins que les théologiens semblent n’avoir réservé au culte des reliques qu’une faible part de leurs écrits, au point d’être considéré par l’historiographie actuelle comme ayant eu « une élaboration théorique inversement proportionnelle à son importance ». Le présent mémoire se propose d’étudier, à travers les différents témoignages laissés sur le culte des reliques, durant l’Antiquité et le Moyen Âge, quelles ont pu être les conceptions, croyances et controverses autour du culte des reliques. L’hypothèse par conséquent proposée est celle d’un « problème des reliques », intimement lié aux évolutions du culte des saints et aux conceptions sur l’eucharistie tout au long du Moyen Âge. Un glissement se produit au cours du Moyen Âge, d’une critique jugée hérétique du culte en lui-même, à un refus des abus et du flou entourant ce culte au nom de l’orthodoxie. Ces paroles persistantes, à défaut d’un débat, sur la validité, les mécanismes mystiques et les abus d’un tel culte se sont ainsi cristallisées au XIIe siècle chez plusieurs auteurs contemporains, tels Thiofrid d’Echternach et surtout Guibert de Nogent, soulignant le besoin d’une élaboration théorique et d’une codification de ces pratiques.

L'alimentation selon l'âge et la culture : une analyse logico-naturelle des représentations construites par des enfants canadiens/québécois et roumains

Cette recherche s’intéresse à la question des représentations que les enfants construisent au sujet de l’alimentation dans une perspective épistémologique constructiviste, ancrée dans les traditions de la communication et de la psychologie sociale. Notre but a été de déterminer si les représentations de l’alimentation chez les enfants pouvaient être comprises en tant que représentations sociales, et si la construction de ces représentations variait selon l’âge et selon l’appartenance socioculturelle des enfants. Pour ce faire, nous avons analysé les discours sur l’alimentation des enfants de 7 à 12 ans issus de trois contextes culturels différents. Ainsi, nous avons comparé les représentations de l’alimentation construites par des enfants nés, élevés et éduqués en Roumanie et au Québec, ainsi que celles des enfants nés (ou élevés depuis un très bas âge) au Québec, mais provenant de familles d’immigrants roumains. La méthodologie de recherche a reflété une intégration instrumentale des perspectives issues de la psychologie sociale et de la communication, en étant dérivée de la logique naturelle et des théories sur les représentations sociales. Nos résultats suggèrent que les enfants construisent des représentations sociales de l'alimentation et que ces représentations progressent en complexité, tant du point de vue cognitif que moral, suivant l'âge, en subissant des processus de constructions similaires. De plus, il existerait des influences liées à l'appartenance socioculturelle sur le contenu et sur la complexité des représentations, dans ce sens que les différences et les ressemblances entre les groups socioculturels renvoient soit à des influences culturelles, soit à des influences en lien avec l'idéologie. En fonction des résultats obtenus, nous avons proposé des stratégies communicationnelles visant à accroître l’efficacité des programmes d’éducation à la nutrition. De point de vue théorique, notre recherche contribue au raffinement de la théorie des représentations sociales et du développement de l'enfant, ainsi qu'au développement d’un nouveau regard méthodologique sur cette problématique.

Développement et validation d’un index de prédiction des risques d’institutionnalisation et de décès pour le contrôle des variables confondantes non-mesurées dans la population âgée

Le biais de confusion est un défi majeur des études observationnelles, surtout s'ils sont induits par des caractéristiques difficiles, voire impossibles, à mesurer dans les banques de données administratives de soins de santé. Un des biais de confusion souvent présents dans les études pharmacoépidémiologiques est la prescription sélective (en anglais « prescription channeling »), qui se manifeste lorsque le choix du traitement dépend de l'état de santé du patient et/ou de son expérience antérieure avec diverses options thérapeutiques. Parmi les méthodes de contrôle de ce biais, on retrouve le score de comorbidité, qui caractérise l'état de santé d'un patient à partir de médicaments délivrés ou de diagnostics médicaux rapportés dans les données de facturations des médecins. La performance des scores de comorbidité fait cependant l'objet de controverses car elle semble varier de façon importante selon la population d'intérêt. Les objectifs de cette thèse étaient de développer, valider, et comparer les performances de deux scores de comorbidité (un qui prédit le décès et l’autre qui prédit l’institutionnalisation), développés à partir des banques de services pharmaceutiques de la Régie de l'assurance-maladie du Québec (RAMQ) pour leur utilisation dans la population âgée. Cette thèse vise également à déterminer si l'inclusion de caractéristiques non rapportées ou peu valides dans les banques de données administratives (caractéristiques socio-démographiques, troubles mentaux ou du sommeil), améliore la performance des scores de comorbidité dans la population âgée. Une étude cas-témoins intra-cohorte fut réalisée. La cohorte source consistait en un échantillon aléatoire de 87 389 personnes âgées vivant à domicile, répartie en une cohorte de développement (n=61 172; 70%) et une cohorte de validation (n=26 217; 30%). Les données ont été obtenues à partir des banques de données de la RAMQ. Pour être inclus dans l’étude, les sujets devaient être âgés de 66 ans et plus, et être membres du régime public d'assurance-médicaments du Québec entre le 1er janvier 2000 et le 31 décembre 2009. Les scores ont été développés à partir de la méthode du Framingham Heart Study, et leur performance évaluée par la c-statistique et l’aire sous les courbes « Receiver Operating Curves ». Pour le dernier objectif qui est de documenter l’impact de l’ajout de variables non-mesurées ou peu valides dans les banques de données au score de comorbidité développé, une étude de cohorte prospective (2005-2008) a été réalisée. La population à l'étude, de même que les données, sont issues de l'Étude sur la Santé des Aînés (n=1 494). Les variables d'intérêt incluaient statut marital, soutien social, présence de troubles de santé mentale ainsi que troubles du sommeil. Tel que décrit dans l'article 1, le Geriatric Comorbidity Score (GCS) basé sur le décès, a été développé et a présenté une bonne performance (c-statistique=0.75; IC95% 0.73-0.78). Cette performance s'est avérée supérieure à celle du Chronic Disease Score (CDS) lorsqu'appliqué dans la population à l'étude (c-statistique du CDS : 0.47; IC 95%: 0.45-0.49). Une revue de littérature exhaustive a montré que les facteurs associés au décès étaient très différents de ceux associés à l’institutionnalisation, justifiant ainsi le développement d'un score spécifique pour prédire le risque d'institutionnalisation. La performance de ce dernier s'est avérée non statistiquement différente de celle du score de décès (c-statistique institutionnalisation : 0.79 IC95% 0.77-0.81). L'inclusion de variables non rapportées dans les banques de données administratives n'a amélioré que de 11% la performance du score de décès; le statut marital et le soutien social ayant le plus contribué à l'amélioration observée. En conclusion, de cette thèse, sont issues trois contributions majeures. D'une part, il a été démontré que la performance des scores de comorbidité basés sur le décès dépend de la population cible, d'où l'intérêt du Geriatric Comorbidity Score, qui fut développé pour la population âgée vivant à domicile. D'autre part, les médicaments associés au risque d'institutionnalisation diffèrent de ceux associés au risque de décès dans la population âgé, justifiant ainsi le développement de deux scores distincts. Cependant, les performances des deux scores sont semblables. Enfin, les résultats indiquent que, dans la population âgée, l'absence de certaines caractéristiques ne compromet pas de façon importante la performance des scores de comorbidité déterminés à partir de banques de données d'ordonnances. Par conséquent, les scores de comorbidité demeurent un outil de recherche important pour les études observationnelles.