Radio Frequency Superconducting Quantum Interference Device Meta-atoms and Metamaterials: Experiment, Theory, and Analysis

Metamamterials are 1D, 2D or 3D arrays of articial atoms. The articial atoms, called "meta-atoms", can be any component with tailorable electromagnetic properties, such as resonators, LC circuits, nano particles, and so on. By designing the properties of individual meta-atoms and the interaction created by putting them in a lattice, one can create a metamaterial with intriguing properties not found in nature. My Ph. D. work examines the meta-atoms based on radio frequency superconducting quantum interference devices (rf-SQUIDs); their tunability with dc magnetic field, rf magnetic field, and temperature are studied. The rf-SQUIDs are superconducting split ring resonators in which the usual capacitance is supplemented with a Josephson junction, which introduces strong nonlinearity in the rf properties. At relatively low rf magnetic field, a magnetic field tunability of the resonant frequency of up to 80 THz/Gauss by dc magnetic field is observed, and a total frequency tunability of 100% is achieved. The macroscopic quantum superconducting metamaterial also shows manipulative self-induced broadband transparency due to a qualitatively novel nonlinear mechanism that is different from conventional electromagnetically induced transparency (EIT) or its classical analogs. A near complete disappearance of resonant absorption under a range of applied rf flux is observed experimentally and explained theoretically. The transparency comes from the intrinsic bi-stability and can be tuned on/ off easily by altering rf and dc magnetic fields, temperature and history. Hysteretic in situ 100% tunability of transparency paves the way for auto-cloaking metamaterials, intensity dependent filters, and fast-tunable power limiters. An rf-SQUID metamaterial is shown to have qualitatively the same behavior as a single rf-SQUID with regards to dc flux, rf flux and temperature tuning. The two-tone response of self-resonant rf-SQUID meta-atoms and metamaterials is then studied here via intermodulation (IM) measurement over a broad range of tone frequencies and tone powers. A sharp onset followed by a surprising strongly suppressed IM region near the resonance is observed. This behavior can be understood employing methods in nonlinear dynamics; the sharp onset, and the gap of IM, are due to sudden state jumps during a beat of the two-tone sum input signal. The theory predicts that the IM can be manipulated with tone power, center frequency, frequency difference between the two tones, and temperature. This quantitative understanding potentially allows for the design of rf-SQUID metamaterials with either very low or very high IM response.

Milton Hatoum – "Dois Irmãos"

lido nada de Milton Hatoum. Mas, emprestado por uma amiga, li Dois Irmãos e perguntei- me por que razão não tinha ouvido falar dele antes. Às vezes ando distraída e deixo passar várias informações literárias em revistas, jornais e rádio (televisão não tenho). Deve ter sido numa dessas alturas que o seu nome foi falado, até porque as notícias das suas vitórias de prémios literários foram difundidas no nosso país. Tendo passado por diversas profissões (arquiteto, professor de literatura, cronista), Milton Hatoum não é um desconhecido em Portugal e muito menos no Brasil. Por cá, a sua obra (quatro romances e um livro de contos) está publicada na Cotovia (Relato de um certo Oriente – 1999; Dois irmãos – 2000; Cinzas do norte – 2005 e os contos A cidade ilhada – 2009) e na Teorema (Órfãos do El Dourado – 2009). No Brasil, todos os romances foram premiados: três deles com o prestigiado prémio Jabuti de Literatura e um, Cinzas do norte, com o importante Prémio Portugal Telecom de Literatura. Dois irmãos é um livro pequeno, mas muito intenso. Depois de terminarmos a leitura ainda ficamos com as personagens e os seus dramas de vida na nossa memória. Passado em Manaus, acompanha a história da família de Zana e Halim, um casal de libaneses emigrados no Brasil. A ação acompanha décadas da família (os gémeos teriam nascido em 1925), principalmente do período que medeia a Segunda Guerra até à ditadura militar, pelo olhar de uma personagem secundária, que sabe de muitas destas histórias em segunda mão, através das conversas com diversas personagens, principalmente Halim e a índia Domingas que, vimos a saber, é sua mãe. Tudo nos é revelado aos poucos, como se o narrador (cujo nome, Nael, só sabemos quase no fim) nos fosse contando à medida que se vai lembrando, recuando e avançando no relato.

Control para sistemas LPV basado en la parametrización de controladores estabilizantes

Este trabajo se enfoca en el estudio del control de sistemas Multi-Entrada Multi-Salida (MIMO) Lineales con Parámetros Variantes en el Tiempo (LPV). Los parámetros son medibles y permanecen dentro de cotas conocidas. El control por retroalimentación de salida garantiza estabilidad cuadrática (QS) y desempeño, mediante el Teorema de los vértices y el Lema de Cota Real (BRL). Se proponen condiciones para que el sistema retroalimentado sea convexo cuando se utilizan controladores estabilizantes en cada vértice. El controlador LPV resulta de la interpolación de estos controladores, y se estudia la relación entre la estabilidad y el desempeño del control de los vértices, y la estabilidad y desempeño del sistema LPV. Además, se da una forma explícita del parámetro libre de la Parametrización de Todos los Controladores Estabilizantes (PTCE) que resuelve un criterio de sensibilidad mezclada cuando se tiene un modelo de incertidumbre aditivo a la salida. Los resultados se aplican a un robot planar rotacional de dos grados de libertad, a un motor de CD y a un sistema de dos masas.

Generando números de Pitágoras

Este trabajo busca mostrar una forma general de encontrar arreglos de tres números naturales (tercias) que cumplen la relación de Pitágoras, es decir que la suma del cuadrado de los dos menores de como resultado el cuadrado del mayor, a través de un proceso mucho más general que los conocidos hasta ahora, llegando incluso a proponer unas fórmulas que, en función de dos parámetros permite encontrar dichos conjuntos de tres elementos, cuyos resultados se los presenta en unas tablas. Los resultados afirman la idea de que existe un infinito número de tercias que cumplen la relación de Pitágoras. Luego veremos cómo se puede usar estas tablas para construir relaciones donde la suma de los cuadrados de más de dos números es igual al cuadrado de otro.

Aplicação do lema de euclides para cálculo do máximo divisor comum no ensino

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Matemática, Programa de Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional, 2016.

Conexiones de Galois y técnicas de tratamiento de la información

En el ámbito de las estructuras ordenadas, Ø. Ore introdujo en 1944 el concepto de conexión de Galois como un par de funciones antítonas entre dos conjuntos parcialmente ordenados, generalizando así la teoría de polaridades entre retículos completos. Este concepto supone una generalización de la correspondencia subgrupo-subcuerpo que se describe en el clásico Teorema Fundamental de la Teoría de Galois, de ahí el origen del término. Años más tarde, J. Schmidt mantuvo la terminología de conexión de Galois, pero cambió las funciones antítonas por funciones isótonas, lo cual favoreció la aplicabilidad de este concepto a Computación. El término adjunción fue introducido en 1958 por D. M. Kan. Originalmente fueron definidas en un contexto categórico y tal vez debido a esto, pueden encontrarse gran cantidad de ejemplos de adjunciones en varias áreas de investigación, que van desde las más teóricas a las más aplicadas. En 1965, Lotfi Zadeh introduce la Teoría de Conjuntos Difusos. En su trabajo se aborda definitivamente el problema del modelado matemático de la ambigüedad, con la definición de conjunto difuso X en un universo U como una aplicación X: U→ [0,1] que asocia a cada elemento u del conjunto U un valor del intervalo real [0,1] y donde X(u) representa el grado de pertenencia de u al conjunto difuso X. El término conexión de Galois difusa fue introducido por R. Belohlávek como un par de aplicaciones definidas entre los conjuntos de conjuntos difusos definidos sobre dos universos. Desde entonces, en el ámbito de la lógica difusa, se pueden encontrar numerosos artículos en los cuales se estudian las conexiones de Galois difusas desde un punto de vista algebraico y abstracto. El objetivo principal de este trabajo es estudiar y caracterizar, a partir de una aplicación f: A→ B desde un conjunto A dotado con una determinada estructura hasta un conjunto B no necesariamente dotado de estructura, las situaciones en las cuales se pueda definir una estructura en B similar a la de A, de forma que además se pueda construir una aplicación g: B→ A tal que el par (f,g) sea una adjunción (conexión de Galois isótona). Se considera el conjunto A dotado con un orden parcial y se realiza la descomposición canónica de la función f a través del conjunto cociente de A con respecto a la relación núcleo. Partiendo del problema inicial de deducir las condiciones necesarias y suficientes para la existencia de un orden parcial en B y para la definición de un adjunto por la derecha de f, con esta descomposición canónica se pretende dividir la cuestión en tres problemas más simples, a saber, la construcción de un orden en el codominio y un adjunto por la derecha para cada una de las aplicaciones que forman parte de la citada descomposición. Esto resuelve la cuestión planteada para el caso de funciones que son sobreyectivas. Para el caso general, es necesario analizar previamente cómo extender una relación de preorden definida sobre un subconjunto de un conjunto dado a dicho conjunto, así como la definición de un adjunto por la derecha para la inclusión natural del subconjunto dentro del conjunto. Se continua la investigación considerando el conjunto A dotado con un preorden, en este caso la ausencia de la propiedad antisimétrica hace necesario utilizar la denominada relación p-núcleo, que es el cierre transitivo de la unión de la relación núcleo y la relación de equivalencia núcleo simétrico. Asimismo, el hecho de que no se tenga unicidad para el máximo o el mínimo de un subconjunto, conduce a trabajar con relaciones definidas en el conjunto de partes de un conjunto (concretamente, con el preorden de Hoare). Todo ello hace aumentar la dificultad en la búsqueda de las condiciones necesarias y suficientes para la existencia de una relación de preorden en el codominio y la existencia de un adjunto por la derecha. Se finaliza esta sección con el análisis de la unicidad del adjunto por la derecha y del orden parcial (preorden) definido sobre el codominio. Después del estudio anterior, se introducen los denominados operadores y sistemas de ≈-cierre en conjuntos preordenados y se analiza la relación existente entre ambos (que deja de ser biunívoca, como sucede en el caso de órdenes parciales). Se trabaja con la noción de compatibilidad respecto a una relación de equivalencia y se caracteriza la construcción de adjunciones entre conjuntos preordenados en términos de la existencia de un sistema de ≈-cierre compatible con la relación núcleo. En una segunda parte de la tesis, se aportan las definiciones de las nociones de adjunción difusa, co-adjunción difusa y conexiones de Galois difusas por la derecha y por la izquierda entre conjuntos con preórdenes difusos. Además se presentan las distintas caracterizaciones de los conceptos anteriormente señalados, así como las relaciones entre ellos. Se aborda la construcción de adjunciones entre conjuntos con órdenes difusos, utilizando de nuevo la relación núcleo, en su versión difusa, y la descomposición canónica de la función de partida respecto a ella. El teorema principal de esta sección recoge una caracterización para la definición de una relación difusa de orden sobre el codominio B y un adjunto por la derecha para f:(A, ρA) → B donde (A, ρA) es un conjunto con un orden difuso. El estudio del problema anterior entre conjuntos con preórdenes difusos, hace necesario trabajar con la relación difusa denominada p-núcleo. También es preciso definir un preorden difuso en el conjunto de partes de un conjunto para describir las condiciones bajo las que es posible la construcción de una adjunción. Se finaliza proponiendo la definición de sistema de cierre en un conjunto con un preorden difuso y algunas caracterizaciones más manejables. También se trabaja con los operadores de cierre definidos en un conjunto con un preorden difuso y se analiza la relación con los sistemas de cierre. Todo ello encaminado a caracterizar la construcción de un adjunto por la derecha y un preorden difuso sobre el codominio B de una de una aplicación f:(A, ρA) → B, donde ρA es un preorden difuso sobre A.

Étude du nombre de polynômes irréductibles dans les corps finis avec certaines contraintes imposées aux coefficients

L'objectif de ce mémoire est de dénombrer les polynômes irréductibles unitaires sur un corps fini en prescrivant des contraintes sur les coefficients. Dans les prochaines pages, il sera question de fixer simplement des coefficients, ou simplement de fixer leur signe, leur cubicité ou leur quarticité.

La matematica dei frattali

Questa tesi ha lo scopo di descrivere le proprietà matematiche degli insiemi frattali. Nell'introduzione è spiegato brevemente cosa sono i frattali e vengono fatti alcuni esempi di frattali in natura, per poi passare agli aspetti più matematici nei capitoli. Nel capitolo uno si parla della misura e della dimensione di Hausdorff e viene calcolata, seguendo la definizione, per l'insieme di Cantor. Poi nel secondo capitolo viene descrittà l'autosimilarità e viene enunciato un importante teorema che lega l'autosimilarità e la dimensione di Hausdorff. Nel terzo capitolo vengono descritti degli insiemi frattali molto importanti: quelli di Mandelbrot e di Julia.

Stabilita di sistemi sferici autogravitanti con forze r^(-α)

In questa tesi si è eseguito uno studio preliminare (con risultati positivi) volto a verificare la possibilità di estendere al caso di forze r^(-α) il Teorema di stabilità di Antonov per sistemi autogravitanti newtoniani. Tale studio è volto a capire se i risultati di stabilità attualmente noti dipendano dalla speciale natura del campo r^(-2) o se valgono più genericamente per sistemi con forze a lungo range.

Étude du nombre de polynômes irréductibles dans les corps finis avec certaines contraintes imposées aux coefficients

L'objectif de ce mémoire est de dénombrer les polynômes irréductibles unitaires sur un corps fini en prescrivant des contraintes sur les coefficients. Dans les prochaines pages, il sera question de fixer simplement des coefficients, ou simplement de fixer leur signe, leur cubicité ou leur quarticité.

Multivariate orthogonal polynomials and integrable systems

Multivariate orthogonal polynomials in D real dimensions are considered from the perspective of the Cholesky factorization of a moment matrix. The approach allows for the construction of corresponding multivariate orthogonal polynomials, associated second kind functions, Jacobi type matrices and associated three term relations and also Christoffel-Darboux formulae. The multivariate orthogonal polynomials, their second kind functions and the corresponding Christoffel-Darboux kernels are shown to be quasi-determinants as well as Schur complements of bordered truncations of the moment matrix; quasi-tau functions are introduced. It is proven that the second kind functions are multivariate Cauchy transforms of the multivariate orthogonal polynomials. Discrete and continuous deformations of the measure lead to Toda type integrable hierarchy, being the corresponding flows described through Lax and Zakharov-Shabat equations; bilinear equations are found. Varying size matrix nonlinear partial difference and differential equations of the 2D Toda lattice type are shown to be solved by matrix coefficients of the multivariate orthogonal polynomials. The discrete flows, which are shown to be connected with a Gauss-Borel factorization of the Jacobi type matrices and its quasi-determinants, lead to expressions for the multivariate orthogonal polynomials and their second kind functions in terms of shifted quasi-tau matrices, which generalize to the multidimensional realm, those that relate the Baker and adjoint Baker functions to ratios of Miwa shifted tau-functions in the 1D scenario. In this context, the multivariate extension of the elementary Darboux transformation is given in terms of quasi-determinants of matrices built up by the evaluation, at a poised set of nodes lying in an appropriate hyperplane in R^D, of the multivariate orthogonal polynomials. The multivariate Christoffel formula for the iteration of m elementary Darboux transformations is given as a quasi-determinant. It is shown, using congruences in the space of semi-infinite matrices, that the discrete and continuous flows are intimately connected and determine nonlinear partial difference-differential equations that involve only one site in the integrable lattice behaving as a Kadomstev-Petviashvili type system. Finally, a brief discussion of measures with a particular linear isometry invariance and some of its consequences for the corresponding multivariate polynomials is given. In particular, it is shown that the Toda times that preserve the invariance condition lay in a secant variety of the Veronese variety of the fixed point set of the linear isometry.

Temperature-averaged and total free-free Gaunt factors for κ and Maxwellian distributions of electrons

Aims. Optically thin plasmas may deviate from thermal equilibrium and thus, electrons (and ions) are no longer described by the Maxwellian distribution. Instead they can be described by κ-distributions. The free-free spectrum and radiative losses depend on the temperature-averaged (over the electrons distribution) and total Gaunt factors, respectively. Thus, there is a need to calculate and make available these factors to be used by any software that deals with plasma emission. Methods. We recalculated the free-free Gaunt factor for a wide range of energies and frequencies using hypergeometric functions of complex arguments and the Clenshaw recurrence formula technique combined with approximations whenever the difference between the initial and final electron energies is smaller than 10−10 in units of z2Ry. We used double and quadruple precisions. The temperature- averaged and total Gaunt factors calculations make use of the Gauss-Laguerre integration with 128 nodes. Results. The temperature-averaged and total Gaunt factors depend on the κ parameter, which shows increasing deviations (with respect to the results obtained with the use of the Maxwellian distribution) with decreasing κ. Tables of these Gaunt factors are provided.

LA REGLA DE VOTACIÓN ADMITIDA EN LA CONVENCIÓN AMERICANA: UNA MIRADA DESDE SOCIAL CHOICE THEORY

ResumenEn el presente artículo se analiza cuáles son las restricciones que impone la Convención Americanade Derechos Humanos en la construcción de un sistema de elección de representantes populares.Para ello, se tomarán herramientas de Social Choice Theory, que nos permitirán depurar y encontrarprecisamente cuales sistemas electorales no pueden ser tolerados en el Sistema Interamericano deDerechos Humanos.Palabras clave: Social Choice Theory, Derechos Políticos, Teorema de la Imposibilidad de Arrow,Sistema Interamericano de Derechos Humanos.AbstractThis article analyzes which are the restrictions that the American Convention of Human Rights imposeson the construction of an electoral system for popular representation. To do so, tools from Social ChoiceTheory will be taken which will allow us to precise and find which exact electoral systems cannot be toleratedin the Inter-American Human Rights System.Keywords: Social Choice Theory, Political Rights, Arrow’s Impossibility Theorem, Inter-AmericanHuman Rights System.