Fast Constructions of Quantum Codes Based on Residues Pauli Block Matrices

We demonstrate how to fast construct quantum error-correction codes based on quadratic residues Pauli block transforms. The present quantum codes have an advantage of being fast designed from Abelian groups on the basis of Pauli block matrices that can be yielded from quadratic residues with much efficiency

Modeling Backscattering Behavior of Vulnerable Road Users Based on High-Resolution Radar Measurements

Bei der Weiterentwicklung der Technologie des autonomen Fahrens (AD) ist die Beschaffung zuverlässiger dreidimensionaler Umgebungsinformationen eine unverzichtbare Aufgabe, um ein sicheres Fahren zu ermöglichen. Diese Herausforderung kann durch den Einsatz von Fahrzeugradaren zusammen mit optischen Sensoren, z. B. Kameras oder Lidars, bewältigt werden, sei es in der Simulation oder in konventionellen Tests auf der Straße. Das Betriebsverhalten von Fahrzeugradaren kann in einer Over-the-Air (OTA) Vehicle-in-the-Loop (ViL) Umgebung genau bewertet werden. Für eine umfassende experimentelle Verifizierung der Fahrzeugradare muss jedoch die Umgebung, insbesondere die gefährdeten Verkehrsteilnehmer (VRUs), möglichst realistisch modelliert werden. Moderne Radarsensoren sind in der Lage, hochaufgelöste Erkennungsinformationen von komplexen Verkehrszielen zu liefern, um diese zu verfolgen. Diese hochauflösenden Erkennungsdaten, die die reflektierten Signale von den Streupunkten (SPs) der VRUs enthalten, können zur Erzeugung von Rückstreumodelle genutzt werden. Darüber hinaus kann ein realistischeres Rückstreumodell der VRUs, insbesondere von Menschen als Fußgänger oder Radfahrer, durch die Modellierung der Bewegung ihrer Extremitäten in Verkehrsszenarien erreicht werden. Die Voraussetzung für die Erstellung eines solchen detaillierten Modells in verschiedenen Situationen sind der Radarquerschnitt (RCS) und die Doppler-Signaturen, die sich aus den menschlichen Extremitäten in einer bewegten Situation ergeben. Diese Daten können durch die gesammelten Radardaten aus hochauflösenden RCS-Messungen im Radial- und Winkelbereich gewonnen werden, was durch die Analyse der Range-Doppler-Spezifikation der menschlichen Extremitäten in verschiedenen Bewegungen möglich ist. Die entwickelten realistischen Radarmodelle können bei der Wellenausbreitung im Radarkanal, bei der Zielerkennung und -klassifizierung sowie bei Datentrainingsalgorithmen zur Validierung und Verifizierung der Kfz-Radarfunktionen eingesetzt werden. Anschließend kann mit dieser Bewertung die Sicherheit von fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADAS) beurteilt werden. Daher wird in dieser Arbeit ein hochauflösendes RCS-Messverfahren vorgeschlagen, um die relevanten SPs verschiedener VRUs mit hoher radialer und winkelmäßiger Auflösung zu bestimmen. Eine Gruppe unterschiedliche VRUs wird in statischen Situationen gemessen, und die notwendigen Signalverarbeitungsschritte, um die relevanten SPs mit den entsprechenden RCS-Werten zu extrahieren, werden im Detail beschrieben. Während der Analyse der gemessenen Daten wird ein Algorithmus entwickelt, um die physischen Größen der gemessenen Testpersonen aus dem extrahierten Rückstreumodell zu schätzen und sie anhand ihrer Größe und Statur zu klassifizieren. Zusätzlich wird ein Dummy-Mensch vermessen, der eine vergleichbare Größe wie die vermessenen Probanden hat. Das extrahierte Rückstreuverhalten einer beispielhaften VRU-Gruppe wird für ihre verschiedenen Typen ausgewertet, um die Übereinstimmung zwischen virtuellen Validierungen und der Realität aufzuzeigen und den Genauigkeitsgrad der Modelle sicherzustellen. In einem weiteren Schritt wird diese hochauflösende RCS-Messtechnik mit der Motion Capture Technologie kombiniert, um die Reflektivität der SPs von den menschlichen Körperregionen in verschiedenen Bewegungen zu erfassen und die Radarsignaturen der menschlichen Extremitäten genau zu schätzen. Spezielle Signalverarbeitungsschritte werden eingesetzt, um die Radarsignaturen aus den Messergebnissen des sich bewegenden Menschen zu extrahieren. Diese nachbearbeiteten Daten ermöglichen es der Technik, die zeitlich variierenden SPs an den Extremitäten des menschlichen Körpers mit den entsprechenden RCS-Werten und Dopplersignaturen einzuführen. Das extrahierte Rückstreumodell der VRUs enthält eine Vielzahl von SPs. Daher wird ein Clustering-Algorithmus entwickelt, um die Berechnungskomplexität bei Radarkanalsimulationen durch die Einführung einiger virtueller Streuzentren (SCs) zu minimieren. Jedes entwickelte virtuelle SCs hat seine eigene spezifische Streueigenschaft

Study of pion photoproduction on helium-4 in the delta resonance region using polarised and unpolarised photons

Measurements of the reaction on a 4 He target have been carried out using both unpolarised and polarised photons. This work is the latest in a series of experiments conducted by the Edinburgh University Nuclear Physics group in collaboration with the Universities of Glasgow and Tubingen. The experiment was carried out using the 855 MeV MAMI­B electron accelerator at the Institut fur Kernphysik, Mainz, between March and August of 1996. The 855 MeV electrons from the accelerator were directed either, on to a 4 micron Nickel foil to produce unpolarised photons or on to a 0.1 mm Diamond to produce polarised photons. These photons were then tagged with a resolution of 2 MeV using a spectrometer. The photons then impinged on a 4 He cryotarget. Two sets of detectors were used to detect the reaction products. PiP, a plastic scintillator hodoscope, was used to detect the positive pions; and TOF a time ­of­ flight array, was used to detect the neutrons. Data was analysed for unpolarised photon energy regions centred at E =260,300,340 and 380 MeV and two polarised regions centred at E =258 and 338 MeV. The unpolarised data is presented as double and triple differential cross sec­ tions while the polarised data is presented as photon asymmetries of the corres­ ponding double differential cross section. A comparison is made with Plane Wave Impulse Approximation (PWIA) calculations by Louis Wright, both with and without final state interaction corrections. It is concluded that for the unpolar­ ised data a more sophisticated treatment of the final state interactions is required while for the polarised data reasonable agreement is found between experiment and theory

Temperature Effects in Optical Fiber Dispersion Compensation Modules

This thesis presents the results for the temperature variation of the Differential Group Delay (DGD) measurements of a Dispersion Compensation Module (DCM) and interprets the results with a theoretical DGD model based on glass viscoelastic properties and estimated values of some of glass parameters. The results of our analysis demonstrate the existence of long birefringence relaxation times on the order of many hours in response to temperature changes. These results could be of significance in interpreting the behavior of optical fiber systems

Antineutrino Oscillations and A Search for Non-standard Interactions with the MINOS Experiment

MINOS searches for neutrino oscillations using the disappearance of muon neutrinos from the NuMI beam at Fermilab between two detectors. The Near Detector, located near the source, measures the beam composition before flavor change occurs. The energy spectrum is measured again at the Far Detector after neutrinos travel a distance. The mixing angle and mass splitting between the second and third mass states are extracted from the energy dependent difference between the spectra at the two detectors. NuMI is able to produce an antineutrino-enhanced beam as well as a neutrino-enhanced beam. Collecting data in antineutrino-mode allows the direct measurement of antineutrino oscillation parameters. From the analysis of the antineutrino mode data we measure |∆m̅2atm| = 2.62+0.31−0.28 × 10−3eV2 and sin2(2θ̅23) = 0.95+0.10−0.11, which is the most precise measurement of antineutrino oscillation parameters to date. A difference between neutrino and antineutrino oscillation parameters may indicate new physics involving interactions that are not part of the Standard Model, called non-standard interactions, that alter the apparent disappearance probability. Collecting data in neutrino and antineutrino mode independently allows a direct search for non-standard interactions. In this dissertation non-standard interactions are constrained by a combined analysis of neutrino and antineutrino datasets and no evidence of such interactions is found

Manipulation of photonic quantum states: From generation, engineering, and characterization to storage and retrieval

The quantum state is the building block of every technology based on quantum mechanics. Its manipulation is critical for real applications, and is thus an important area of investigation within various physical systems, even after decades of study. As one of the types of information carrier, the photon is suitable for transmission, is relatively easy to control, and interacts only weakly with its environment. These features make it an ideal candidate for quantum information protocols. This thesis presents various new techniques in the manipulation of photonic quantum states. Photon-pair states generated in optical fiber exhibit ideal spatial modes for integration in quantum communication fiber networks. We demonstrate polarization-entangled photon-pair generation in commercially available polarization-maintaining fiber. The use of birefringent phase-matching makes the source free of Raman noise and tunable across a wide range of wavelengths. We then use a new approach to engineer the photon-pair state. We show that a gradual turning-on and turning-off of the interaction between two pumps can tailor the photon correlation such that individual photons are in pure wave-packets without filtering, which is crucial for applications requiring multiple indistinguishable photons. We develop a novel characterization technique called stimulated emission tomography. This method overcomes the difficulty of characterizing photonic quantum states due to the low efficiency of spontaneous emission. We demonstrate that a classical measurement can be performed to reveal the properties of the quantum state with unprecedented efficiency and accuracy. Finally, storage of quantum states in a so-called quantum memory is important as a synchronization device for both long-distance communication and local computational operations. It can also be used as an alternative way to produce on-demand single photons. We demonstrate ultra-broadband storage using hot atomic barium vapor based on off-resonant Raman interaction. This paves the way for the storage of femtosecond photons at telecom wavelengths