양자 임의도의 촉매 과정을 통한 양자정보의 특징화

학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 자연과학대학 물리·천문학부, 2022.2. 정현석.We generalize the theory of catalytic quantum randomness by Boes et al. to delocalized and dynamical settings. Our result is twofold. First, we expand the resource theory of randomness (RTR) by calculating the amount of (R\'{e}nyi) entropy catalytically extractable from a correlated or dynamical randomness source. In doing so, we show that no entropy can be catalytically extracted when one cannot implement local projective measurement on randomness source without altering its state. The RTR, as an archetype of the `concave' resource theory, is complementary to the convex resource theories in which the amount of randomness required to erase the resource is a resource measure. As an application, we prove that quantum operation cannot be hidden in correlation between two parties without using randomness, which is the dynamical generalization of the no-hiding theorem. On the other hand, we study the physical properties of information flow. Popularized quotes like ``information is physical'' by Landauer or ``it from bit'' by Wheeler suggest the matter-like picture of information that can travel from one place to another with the definite direction while leaving detectable traces on its region of departure. To examine the validity of this picture, we focus on that catalysis of randomness models directional flow of information with the distinguished source and recipient. We show that classical information can always spread from its source without altering its source or its surrounding context, like an immaterial entity, while quantum information cannot. Using the framework developed in this dissertation, we suggest an approach to formal definition of semantic quantum information and claim that utilizing semantic information is equivalent to using a partially depleted information source. By doing so, we unify the utilization of semantic and non-semantic quantum information and conclude that one can always extract more information from a not completely depleted classical randomness source, but it is not possible for quantum randomness sources.이 논문에서는 Boes 등에 의해 제시된 양자임의도의 촉매 이론을 일반화하여 비국소적, 동적 상황에서 상관관계가 있거나 절차적인 임의도 원천을 활용할 수 있는 이론을 전개한다. 이 논문의 내용은 크게 두 가지로 나뉜다. 첫째로, 임의도 자원이론을 확장해서 상관관계가 있거나 동적인 임의도 원천으로부터 추출 할 수 있는 최대 \renyi 엔트로피의 값을 계산했다. 그 과정에, 만약 임의도 원천이 비침습적인 국소 측정 행위를 허용하지 않는다면 비국소적인 임의도 촉매 작용을 통한 엔트로피 추출은 불가능함을 보였다. 임의도 자원이론은 '오목한' 자원 이론의 전형으로서, 현재 양자자원이론의 지배적인 연구 대상이며 일반적으로 자원들이 그 자원을 삭제하는데 필요한 임의도의 양으로 측정되는 볼록한 자원 이론에 상보적인 역할을 한다. 응용으로, 숨김-금지 정리의 동적 일반화인, 양자정보처리 과정은 단순히 그 입출력을 두 지역으로 분산시키는 것만으로 숨길 수 없다는 암행-금지 정리를 증명했다. 두번째로, 정보 흐름의 물리적 성질을 탐구했다. Landauer의 ``정보는 물리적이다'' 혹은 Wheeler의 ``그것은 비트로부터''와 같은 유명한 문구들은 정보가 한 지점에서부터 다른 지점으로 흔적을 남기며 이동해야하는 물질과 같은 거동을 할 것이라는 추측을 하게 한다. 이 추측을 검사하기 위해서, 임의도 촉매 작용이 정보의 일방통행을 묘사하는 과정임에 주목했다. 그 결과로 고전적인 정보는 그 출발지나 그 주변 환경에 흔적을 남기지 않고 명확한 방향을 가지고 전파될 수 있으나, 양자정보는 그렇지 못함을 보였다. 본 연구에서 개발된 이론을 이용해서, 의미론적 정보의 물리적 정의를 내리는 한 접근법을 제시했고, 그것이 부분적으로 사용된 촉매를 이용하는 것과 동치인 과정임을 보였다. 그로부터 부분적으로 사용된 고전 임의도 원천으로부터는 언제든지 정보를 더 추출할 수 있으나, 양자 임의도 원천으로는 그럴 수 없음을 보였다.I. Introduction 3 1.1 Preliminaries 8 1.1.1 Notations 8 1.1.2 Superselection rule for C*-algebra 11 II. Characterizations of catalytic randomness 13 2.1 Internal and external information 13 2.2 Catalytic randomness and information flow 17 III. Resource Theory of Randomness 23 3.1 Catalytic randomness 23 3.2 Delocalized catalytic randomness 31 3.3 Dynamical catalytic randomness 39 3.4 Partially depleted catalyst and semantic information 45 3.5 Superselection rules in delocalized and dynamical catalyses 55 3.6 The no-stealth theorem 57 3.7 Examples 59 IV. Discussion 63 4.1 Physicality of information 63 4.2 Concave resource theories 69 4.3 Randomness amplification 72 V. Conclusions 75 I. Appendix 79 A.1 Issues of CP map input 79 A.2 Proof of Proposition 5 81 A.3 Discussion on Molmer's conjecture 82 A.4 Proof of Theorem 7 84 A.5 Uniqueness of essential decomposition 85 A.6 Other results on essential decomposition 86 A.7 Proof of Theorem 12 92 A.8 Proof of Theorem 18 95 A.9 Proof of Theorem 21 99 A.10 Proof of Theorem 22 100 Biblography 103 Abstract in Korean 111박

포스트그라우팅 기법을 적용한 매입식 기성말뚝에서의 지지력 증강효과 분석

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 건설환경공학부, 2012. 2. 김명모.매입식 기성말뚝의 시공은 말뚝의 직경과 길이를 변경하는 것에 제한이 있음에도 불구하고 시공의 간편성, 시공기간 단축 등의 장점이 있다. 또한, 기성말뚝을 공장에서 우선 제작하므로 품질관리가 용이하여 국내에서 기초구조물로서 널리 활용하고 있는 실정이다. 매입식 말뚝기초의 경우, 일반적으로 말뚝 시공 시 선단 지반의 교란으로 인하여 선단지지력을 효율적으로 활용하기 어려우며, 이러한 제한을 극복하고자 선단지지력 개선 공법을 적용하게 된다. 포스트그라우팅 기법은 말뚝 선단부에 그라우트 재를 주입하여 선단 지지력을 개선하는 공법으로 널리 활용되고 있다. 이 공법을 통하여 선단 지반에서 선행재하 효과가 나타나게 되며 허용침하량 기준 내에서 보다 효율적인 선단지지력이 발현된다. 포스트그라우팅 기법은 현재까지 약 50년간 활용되어 왔으며 그 효용성이 입증되었으나, 합리적인 설계 절차의 부재로 인하여 상대적으로 널리 사용되지 않고 있다. 최근, 미국을 비롯하여 동남아시아를 중심으로 포스트 그라우팅 기법에 대한 연구가 널리 이루어지고 있으며 국내에서는 이 공법에 대한 연구가 비교적 미진한 실정이다. 본 연구에서는 문헌연구를 통하여 포스트그라우팅 기법의 증강기구, 장비, 설계 인자, 시공 방법 등에 대해 연구하였으며, 다양한 시공사례 연구를 통하여 포스트그라우팅 기법의 효용성에 대해 입증하고자 하였다. 또한, 매입식 기성말뚝에서의 그라우팅을 통한 지지력 증강효과를 연구하고자 2개 현장에서 수행된 정재하시험 결과를 분석하였다. 제 1 현장에서는 풍화암 지반에서 2본의 서로 다른 압력으로 그라우팅을 실시한 말뚝과 1본의 그라우팅 미실시 말뚝을 대상으로 재하시험을 수행하였다. 제 2 현장에서는 보다 정량적으로 증강효과를 분석하고자 말뚝 주면 영역에 스트레인 게이지를 설치하여 정재하시험을 수행하였으며, 풍화토 및 풍화암에서 그라우팅 미실시 말뚝을 포함하여 총 3본의 말뚝에 대한 재하시험을 수행하였다. 재하시험 결과를 통해 하중 침하 거동특성을 분석하였으며, 하중 전이 분석을 수행하여 포스트그라우팅 매입식 기성말뚝의 지지력 증강효과에 대해 연구하였다.The bored precast pile construction method is limited in controlling the diameter and the length of a pile. Nevertheless, this method has many advantages such as convenience of construction, shortening of construction period, and usefulness in management. Furthermore, because precast piles are manufactured in a production facility it is easy to control the quality of the pile, and they are therefore used widely in foundation structures for apartment buildings in Korea. Due to soil disturbance at the tip during the installation process of the bored pile, the end bearing capacity of the pile is not fully mobilized in common cases. The Post-grouting method is widely used to improve end bearing capacity of pile foundation by injection of grout material at the pile tip area. Using this method, it is possible to improve the ground below the tip by preloading effect, so that sufficient end bearing capacity can be generated within the allowable settlement criteria. While Post-grouting method is has been used successfully for 50 years, its use has remained limited due to the absence of a rational design procedure. While research on this method has recently been widely conducted in the United States and Southeast Asia, such study is not satisfactory in Korea. In this present research, a literature review is provided to establish backgrounds on the mechanisms of the Post-grouting method, device and technology, design parameters, and construction method. In addition, several case studies are reviewed to verify the effectiveness and practicality of Post-grouting method. Furthermore, to develop the bearing capacity improvement method for a bored pile by tip grouting, static load tests were performed at two construction sites. At first site, static load tests were carried out for two piles grouted with dissimilar pressures and one non-grouted pile, and an improvement effect analysis was carried out. In addition, at second site, to evaluate the pile movements more quantitatively, strain gauges were installed at the pile shafts area, and static load tests were conducted for one non-grouted pile and two piles grouted and constructed in weathered rock and weathered soil, respectively. Load-settlement characteristics were identified by static load test data interpretation, and load transfer analysis was conducted to figure out the bearing capacity of the pile foundation.Maste

2017 제1차 충남미래연구포럼(CNI세미나2017-014) (홍성주,이석형,홍원표)

O 주 제 : 글로벌 환경변화에 대응한 충남의 미래전략 O 개 요 - 일 시 : 2017.03.09.(목) 15:00 - 장 소 : 충남도청 4층 대회의실 - 목 적 : 충남의 행복한 성장을 선도할 미래성장본부의 출범을 기념하고 글로벌 환경변화에 대응한 미래정책 방향을 모색 O 주제발표 - 발표 1 : 글로벌 트렌드의 변동으로 본 국가적, 지역적 과제 (과학기술정책연구원 홍성주 박사) - 발표 2 : 4차 산업혁명시대 충남의 미래전략 (청운대학교 융합기술경영학부 이석형 교수) - 발표 3 : 수소차 국책사업화 과정이 미래먹거리 발굴에 주는 시사점 (충남연구원 홍원표 박사)- 발표 1 : 글로벌 트렌드의 변동으로 본 국가적, 지역적 과제 (과학기술정책연구원 홍성주 박사) - 발표 2 : 4차 산업혁명시대 충남의 미래전략 (청운대학교 융합기술경영학부 이석형 교수) - 발표 3 : 수소차 국책사업화 과정이 미래먹거리 발굴에 주는 시사점 (충남연구원 홍원표 박사

THE EFFECT OF SCREW TIGHTENING SEQUENCE AND TIGHTENING METHOD ON THE DETORQUE VALUE IN IMPLANT-SUPPORTED SUPERSTRUCTURE

Statement of problem: The screw detorque value is a measure of the preload remaining in the screw just before detorquing. Purpose: This study evaluated the effect of different screw tightening sequences and tightening methods on detorque values for a well-fitting implant superstructure. Material and method: An implant superstructure that connected directly to four implants (Astra Tech) was fabricated on a fully edentulous mandibular acrylic resin model. Six well-fitting dental stone casts were made with a pickup impression of the superstructure from the acrylic resin model. To evaluate the effect of three screw tightening sequences (1-2-3-4, 2-4-3-1, and 2-3-1-4) and two tightening methods (2-step and 1-step) on the stability of screw joint, the detorque values for a well-fitting implant superstructure were measured twice after screw tightening using 20 Ncm. Detorque values were analyzed using multi-way analysis of variance and two-way analysis of variance at a .05 level of significance. Results: 1. The mean detorque values for three screw tightening sequences were 12.3 Ncm, 12.6 Ncm, and 12.0 Ncm, respectively. 2. The mean detorque values for two screw tightening methods were 12.0 Ncm, and 12.2 Ncm, respectively. 3. The mean of mimimum detorque values for three screw tightening sequences and for two tightening methods were 10.6 Ncm, 11.1 Ncm, 10.5 Ncm, and 9.8 Ncm, respectively. 4. No statistically significant differences among the variables of screw tightening sequence and tightening method were found (p>.05) for detorque values and for mimimum detorque values. Conclusion: Within the limitations of this study, the screw tightening sequence and tightening method did not have a significant effect on the detorque values for a well-fitting implant superstructure.이 연구는 서울대학교 신입교수 연구정착금으로 지원되는 연구비에 의하여 수행되었음

In Vitro Study on the Initial Stability of Two Tapered Dental Implant Systems in Poor Bone Quality

임플란트의 성공은 식립 후의 초기 안정성 (Initial stability)의 결과가 중요한 영향을 준다. 이 연구의 목적은 연 질 골에서 두 종류의 테이퍼 형태 임플란트가 임플란트의 디자인과 self-tapping blade의 유무에 따라서 초기 안정 성에 주는 영향을 알아보는 것이다. Self-tapping blade를 가지고 있는 것과 가지고 있지 않은 두 종류의 테이퍼 형태 임플란트가 사용되었다. Solid Rigid Polyurethane Form으로 연질 골 상태인 D4 골 모형을 재현하였다. 임플란트 고정체를 식립하면서 초기 안정 성 값을 기록하고, 식립 직후 implant stability quotient (ISQ)을 측정하여 Resonance frequency Analysis (RFA)를 평가 하였다. 마지막으로 임플란트가 식립된 모형골을 만능 시험기에 부착하여 장축 방향으로의 pull-out force를 측정하 였다. 초기 안정성 값과 최대 pull-out torque 값은 non self-tapping implants가 self-tapping group에 비하여 통계학적으로 유의하게 큰 평균값을 나타냈다 (P = 0.008). 공진 주파수 분석 결과인 ISQ 값은 거의 비슷한 평균값을 보였으면 통계학적으로 차이가 없었다. 각 임플란트 시스템에서 식립 토크와 pull-out 최대 토크 그리고 공진 주파수 간에는 상관관계를 나타내지 않았다. Non self-tapping 임플란트의 높은 식립 토크는 임상적으로 우수한 초기 안정성을 의미한다. 결론적으로 연질 골에서 self-tapping blade가 없는 임플란트가 있는 것 보다 더 우수한 초기 안정성을 보였다. The successful outcome of dental implants is mainly the result of intial implant stability following placement. The aim of this study was to investigate the effect of a self-tapping blades and implant design on initial stability of two tapered implant systems in poor bone quality. The two different implant systems included one with self-tapping blades and one without self-tapping blades. D4 bone model using Solid Rigid Polyurethane Form was used to simulate poor bone densities. The insertion torque during implant placement was recorded. Resonance frequency Analysis (RFA), measured as the implant stability quotient (ISQ), was assessed immediately after insertion. Finally, the implant-bone specimen was transferred to an Universal Testing Machine to measure the axial pull-out force. Insertion torque values and maximum pull-out torque value of the non self-tapping implants were significantly higher than those in the self-tapping group (P = 0.008). No statistically differences were noted between the two implant designs in RFA. Within the each implant system, no correlation among insertion torque, maximum pull-out torque and RFA value could be determined. Higher insertion torque of the non-self-tapping implants appeared to confirm higher clinical initial stability. In conclusion, implants without self-tapping blades have higher initial stability than implants with self-tapping blades in poor bone quality