Thermodynamical Control by Frequent Quantum Measurements

Heat flow between a large ``bath'' and a smaller system brings them progressively closer to thermal equilibrium while increasing their entropy. Deviations from this trend are fluctuations involving a small fraction of a statistical ensemble of systems interacting with the bath: in this respect, quantum and classical thermodynamics are in agreement. Can there be drastic differences between them? Here we address a distinctly quantum mechanical setting that displays such differences: disturbances of thermal equilibrium between two-level systems (TLS) and a bath by frequent and brief quantum (non-demolishing) measurements of the TLS energy-states. If the measurements are frequent enough to induce either the Zeno or the anti-Zeno regime, namely, the slowdown or speedup of the TLS relaxation, then the resulting entropy and temperature of both the system and the bath are found to be completely unrelated to what is expected by standard thermodynamical rules that hold for memoryless baths. The practical advantage of these anomalies is the possibility of very fast control of heat and entropy, allowing cooling and state-purification of quantum systems much sooner than their thermal equilibration time.Comment: 10 Pages. Pre-submission version of Nature {\bf 452}, 724 (2008). Includes Supplementary Informatio

Quantum-enhanced absorption refrigerators

Thermodynamics is a branch of science blessed by an unparalleled combination of generality of scope and formal simplicity. Based on few natural assumptions together with the four laws, it sets the boundaries between possible and impossible in macroscopic aggregates of matter. This triggered groundbreaking achievements in physics, chemistry and engineering over the last two centuries. Close analogues of those fundamental laws are now being established at the level of individual quantum systems, thus placing limits on the operation of quantum-mechanical devices. Here we study quantum absorption refrigerators, which are driven by heat rather than external work. We establish thermodynamic performance bounds for these machines and investigate their quantum origin. We also show how those bounds may be pushed beyond what is classically achievable, by suitably tailoring the environmental fluctuations via quantum reservoir engineering techniques. Such superefficient quantum-enhanced cooling realises a promising step towards the technological exploitation of autonomous quantum refrigerators

What Do We Know About Neuropsychological Aspects Of Schizophrenia?

Application of a neuropsychological perspective to the study of schizophrenia has established a number of important facts about this disorder. Some of the key findings from the existing literature are that, while neurocognitive impairment is present in most, if not all, persons with schizophrenia, there is both substantial interpatient heterogeneity and remarkable within-patient stability of cognitive function over the long-term course of the illness. Such findings have contributed to the firm establishment of neurobiologic models of schizophrenia, and thereby help to reduce the social stigma that was sometimes associated with purely psychogenic models popular during parts of the 20th century. Neuropsychological studies in recent decades have established the primacy of cognitive functions over psychopathologic symptoms as determinants of functional capacity and independence in everyday functioning. Although the cognitive benefits of both conventional and even second generation antipsychotic medications appear marginal at best, recognition of the primacy of cognitive deficits as determinants of functional disability in schizophrenia has catalyzed recent efforts to develop targeted treatments for the cognitive deficits of this disorder. Despite these accomplishments, however, some issues remain to be resolved. Efforts to firmly establish the specific neurocognitive/neuropathologic systems responsible for schizophrenia remain elusive, as do efforts to definitively demonstrate the specific cognitive deficits underlying specific forms of functional impairment. Further progress may be fostered by recent initiatives to integrate neuropsychological studies with experimental neuroscience, perhaps leading to measures of deficits in cognitive processes more clearly associated with specific, identifiable brain systems

Yleinen arkkitehtuuri läsnäolopalvelun ilmoituksille

Läsnäolopalvelun tehtävä on tallentaa käyttäjien läsnäolotietoa ja tarjota rajapinta tiedon kyselyyn. Palvelun asiakkaalla on mahdollista tilata käyttäjien tilanmuutokset siten, että palvelu toimittaa muuttuneet tiedot automaattisesti asiakkaalle ilmoituksina. Työn tarkoituksena on kehittää yleinen arkkitehtuuri tilauksien hallintaan ja ilmoituksien välitykseen. Skaalautuvuus on tärkein tavoite, sillä järjestelmän tulee selviytyä miljoonista käyttäjistä. Tällä hetkellä ei ole olemassa yhteensopivaa tilauksien ja ilmoituksien välityksessä käytettävää kommunikointiprotokollaa vaan useita keskenään kilpailevia ehdotuksia. Tämän takia järjestelmän tulee olla protokollasta riippumaton ja sen pitää tukea yhtä aikaa useita eri protokollia. Lisäksi kehitettävän ratkaisun pitää pystyä integroitumaan LPG Presence Server -tuotteeseen. Työ alkoi kahden hyväksytyn standardin ja yhden ehdotuksen asteella olevan määrityksen läpikäymisellä. Tämän jälkeen vertailtiin SIMPLE, PRIM ja HTTP-pohjaiset protokollat, joita käytetään tilauksien ja ilmoituksien välitykseen. Protokollat eroavat pääasiassa yhteysmalliltaan ja viestiformaatiltaan. Ratkaisun pohjana käytettiin olemassa olevia tapahtumanvälityksen ratkaisuja, joista kuusi tutkittiin tarkemmin. Tutkimuksessa keskityttiin erityisesti niiden arkkitehtuuriin ja skaalautuvuuteen. Mikään ratkaisu ei sellaisenaan soveltunut suoraan käytettäväksi. LPG Presence Server-tuotteen rakenne käytiin läpi, jotta sen vaatimukset arkkitehtuurille selviäisivät. Ratkaisu perustuu hajautettuun arkkitehtuuriin, jossa on kolme komponenttia. Komponenttien välinen kommunikointi on erotettu ulkoisista protokollista. Pyyntöjen ohjaaja huolehtii eri protokollien erottamisesta ja kuorman tasaamisesta ilmoituksien välittäjien kesken. Välittäjät tarjoavat asiakkaille rajapinnan suorittaa komentoja. Lisäksi ne huolehtivat ilmoituksien välittämisestä asiakkaille asti. Ilmoituksien tuottajan tehtävänä on tallentaa tilaukset, täsmätä sisääntulevat tapahtumat tilauksiin ja luoda ilmoituksia onnistuneiden täsmäyksien lopputuloksena. Arkkitehtuurin toimivuus tarkistettiin Java-kielellä toteutetun referenssitoteutuksen avulla. Skaalautuvuus testattiin kolmella simulaatiotapahtumalla. Tulokset vahvistivat valitun arkkitehtuurin olevan skaalautuva. Arkkitehtuuri täyttää kaikki sille asetetut vaatimukset