Tailored spin-spin coupling and quantum Fourier transform with trapped Yb+ ions in a magnetic field gradient

Ein Quantencomputer, der die Konzepte der digitalen Datenverarbeitung und der Quantenphysik verknüpft, verspricht bestimmte Probleme der Informatik wesentlich effizienter als ein klassischer Computer zu lösen. Des Weiteren erlauben sogenannte Quantensimulatoren neue Einblicke in wissenschaftliche Fragestellungen aus den unterschiedlichsten Disziplinen, die über die Physik hinausgehen. Die heute am weitesten fortgeschrittene Möglichkeit, wie ein Quantencomputer realisiert werden kann, basiert auf in einer Paul-Falle gespeicherten Ionen, in deren atomaren Zuständen Information gespeichert wird. Mittels elektromagnetischer Strahlung können die Zustände manipuliert und die Information verarbeitet werden. Ein stationärer Magnetfeldgradient oder ein oszillierenden Magnetfeld erlaubt für die Manipulation langwellige Mikrowellenstrahlung und beide Ansätze wurden in der Vergangenheit bereits erfolgreich erprobt. Diese Arbeit knüpft an die ersten Machbarkeitsstudien bezüglich der Verwendung eines stationären Magnetfeldgradienten an. Es wurde mit drei gespeicherten Ionen in einem stationären Magnetfeldgradienten eine Quanten-Fouriertransformation als exemplarischer Algorithmus ausgeführt. Die Konstruktion des Algorithmus basiert dabei auf einem neuartigen Ansatz, der möglichst effektiv alle vorhandenen Spin-Spin-Kopplungen innerhalb des Systems ausnutzt und im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen um den Faktor drei schneller ausgeführt werden kann. Ebenfalls wurden Quantensysteme mit maßgeschneiderten Spin-Spin-Kopplungen für mögliche Quantensimulationen realisiert und untersucht. Dabei wurden neuartige experimentelle Methoden entwickelt und erprobt, wie zum Beispiel eine Methode zur Detektion von Qubit-Zuständen, die auf der Zeitreihenanalyse von Fluoreszenz basiert. Ebenfalls wurde untersucht, wie mit Mikrowellenpulsen und einem stationären Magnetfeldgradienten bis zu acht Ionen (ein Quantenbyte) adressiert werden können. Hierbei wurde demonstriert, dass der resultierende Fehler aus Übersprechen von der Größenordnung 10-5 ist. Ein solcher Fehler ist unterhalb der Schwelle, welche die effiziente Anwendung von Methoden der Quantenfehlerkorrekturen erlaubt. Zusätzlich wurde demonstriert, wie der Fehler durch die Wahl geeigneter experimenteller Parameter unterdrückt werden kann. Darüber hinaus wurden Sequenzen von dynamischen Entkopplungspulsen verwendet, um eine kohärente Mehr-Qubit-Dynamik gegenüber einer Dephasierung zu stabilisieren. Die Leistungsfähigkeit und Fehleranfälligkeit unterschiedlicher Pulssequenzen wurden verglichen und eine neuartige robuste Pulssequenz entwickelt. Die Stabilisierung der Quantendynamik über eine Dauer, die fast zwei Größenordnungen länger als die Kohärenzzeit des Systems ist, erlaubte die Erzeugung von verschränkten Zuständen mit einer Fidelity von 0,64(4).A quantum computer that combines the concepts of digital information processing and quantum physics holds the promise to efficiently solve certain computational problems that are intractable by a classical computer. Furthermore, the so called quantum simulators allow new insights into scientific issues from different research fields that go beyond physics. Currently, one of the most advanced possibility of realizing a quantum computer is based on ions trapped in a Paul trap and using the internal atomic states to store information. By use of electromagnetic radiation the states can be manipulated and information is processed. The presence of a static magnetic field gradient or an oscillating magnetic field allows the use of long wavelength microwave radition and both approaches have been tested successfully in the past. This work follows up the first proof of principle experiments employing a static magnetc field gradient. Using three trapped ions a Quantum Fourier transform was performed as an exemplary algorithm. The construction of the algorithm was based on a novel approach that takes into account all present spin-spin couplings in the quantum system and yields a speed-up of a factor of three compared to the conventional construction. In addition, quantum systems with tailored spin-spin couplings intended for quantum simulations have been realized and investigated. In order to achieve this, novel experimental methods have been developed and tested. These include a method to detect qubit states based on time series analysis of fluorescence. Furthermore it was studied, how a static magnetic gradient allows for the addressability of up to eight ions (a quantum byte) by the use of microwave pulses. It was demonstrated that the resulting crosstalk error is of the order of 10-5, which is well below the conventionally accepted threshold for fault-tolerant quantum error correction. In addition, it was demonstrated how the crosstalk error can be suppressed by suitable experimental parameters. Also sequences of dynamical decoupling pulses have been used to protect coherent multi-qubit dynamics from dephasing. The perfomance and susceptability to errors of different pulse sequences were compared and a novel and robust pulse sequence was deduced. Stabilizing the quantum dynamics during a period that is almost two orders of magnitude longer than the coherence time of the system allows for the creation of entanglement with a fidelity of 0,64(4)

Catalytic Transfer Hydrogenation of 1,3-diphenyl-2-propen-1-one with Palladium on Carbon and Formate Salts

poster abstractChalcones have become significantly important due to their biological applications including antifungal, antiviral, antimicrobial, anti-allergic, anti-inflammatory and anti-cancer properties. Previous mechanistic investigations into the conjugate reduction of chalcones by catalytic transfer hydrogenation (CTH) with palladium on carbon (Pd/C) and formate salts were not thoroughly supported. A full understanding of this process would be useful to such an important class of biomolecules. Therefore, conjugate reduction of 1,3-diphenyl-2-propen-1-one was investigated with CTH using formate salts and Pd/C. Experiments varying substrate concentration and reaction pH were performed. Deuterated sodium formate was utilized to determine if hydrogen transfer from the formate to palladium is involved in the rate determining step, as suggested in other catalytic transfer hydrogenation reactions. A mechanistic discussion will be presented

Applying the expertise from Play Practice and complexity perspectives to transform coaching and teaching practice

If learning can only be done by the learner, what can the teacher or coach do to facilitate and accelerate this process? This paper presents the ideas and frameworks associated with Play Practice (Launder & Piltz 2013) as a guide to inform and reflect on professional practice in teaching physical education and coaching sport. The insights associated with this innovation have emerged from experts in the field accumulating tens of thousands of hours in the rigors of real world practice. The paper explores the ways in which teachers and coaches can facilitate learning by applying the processes of shaping, focusing and enhancing the play as they design relevant contexts for engagement and learning. Connections are identified between this practical innovation and the contemporary ideas associated with complexity thinking in sport and physical education applied in non-linear pedagogy (Davids, Hristovski, Araújo, Balague Serre, Button & Passos 2014; Ovens, Hopper & Butler 2013). Complexity perspectives recognise teaching and learning as emergent processes taking place within dynamic and complex contexts, where agents adapt and self-organise in relation to a variety of enabling constraints within the individual, task and environment. Practical implications will be investigated in order to provide sport educators with ideas to adopt in order to transform their professional practice.Si el aprendizaje solo puede ser realizado por el aprendiz, ¿qué puede hacer el docente o el entrenador para facilitar y acelerar este proceso? El presente trabajo presenta las ideas y marco teórico de Play Practice (Launder & Piltz, 2011) como una guía para informar y reflexionar sobre la práctica profesional en la enseñanza de la Educación Física y el entrenamiento deportivo. Las ideas asociadas con esta innovación han surgido de expertos en el campo, los cuales han acumulado miles de horas en los rigores del mundo real de la práctica. El artículo explora las formas en que los profesores y entrenadores pueden facilitar el aprendizaje mediante la aplicación de los procesos de modelación, enfoque y mejora del juego mediante el diseño de contextos de aprendizaje relevantes para la involucración y el aprendizaje. Se han identificado las conexiones entre esta innovación en la práctica y las teorías contemporáneas de pensamiento complejo en el deporte y la Educación Física aplicadas en la pedagogía no lineal (Davids, Hristovski, Araújo, Balague Serre, Button & Passos 2014; Ovens, Hopper & Butler 2013). Las teorías de la complejidad reconocen la enseñanza y el aprendizaje como un proceso emergente que tiene lugar dentro de contextos complejos y dinámicos, donde los agentes se adaptan y auto-organizan en relación a una variedad de restricciones facilitadoras asociadas al individuo, la tarea y el ambiente. En el artículo se exponen principios y aplicaciones prácticas para que los educadores deportivos puedan utilizarlos para transformar su práctica profesional

Poland: Her People, History, Industries, Finance, Science, Literature, Art, and Social Development

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Spinal stabilization for patients with metastatic lesions of the spine using a titanium spacer

Anterior decompression in spinal metastases of the corporal type with impending (n=5) or present (n=36) neurological complications was performed in 41 patients. For reconstruction, a titanium cylinder was inserted after spondylectomy and augmented with an anterior plate. The titanium implant can easily be adjusted to the length needed without necessitating expensive additional equipment. Outside the patient the implant is filled with polymethylmetacrylate, facilitating plate transfixation for rotational locking. There was a 30-day mortality of 9.7%. Pain relief was apparent in 38 of 41 patients (92.7%), and motor improvement was manifest in 31 of 35 cases (88.6%). Six patients did not present with any neurological symptoms pre- or postoperatively. Neurological deterioration was registered in only 1 case (2.4%). Surgical efficacy was maintained until the death of the patients. Though tumor recurrence at a different spinal level led to consecutive surgery in 5 patients, no implant dislocation occurred during the observation period (maximum 44 months), characterizing the procedure as a mechanically reliable and safe technique