Challenges in Open-air Microwave Quantum Communication and Sensing

Quantum communication is a holy grail to achieve secure communication among a set of partners, since it is provably unbreakable by physical laws. Quantum sensing employs quantum entanglement as an extra resource to determine parameters by either using less resources or attaining a precision unachievable in classical protocols. A paradigmatic example is the quantum radar, which allows one to detect an object without being detected oneself, by making use of the additional asset provided by quantum entanglement to reduce the intensity of the signal. In the optical regime, impressive technological advances have been reached in the last years, such as the first quantum communication between ground and satellites, as well as the first proof-of-principle experiments in quantum sensing. The development of microwave quantum technologies turned out, nonetheless, to be more challenging. Here, we will discuss the challenges regarding the use of microwaves for quantum communication and sensing. Based on this analysis, we propose a roadmap to achieve real-life applications in these fields.Comment: Long version of the article published in the Proceeding

Weltmarkt, Hegemonie und europäische Integration : kritische Beiträge zur Theorie der internationalen Beziehungen

Syftet med denna undersökning är att bidra med kunskap om pedagogers förhållningssätt och arbetssätt gentemot barn av annan etnisk bakgrund än svensk i förskolan. Genom att intervjua 2 pedagoger framgick hur de beskriver sitt arbetssätt för att synliggöra barns etniska bakgrunder och hur de beskriver möjligheter och svårigheter med arbetet i en mångkulturell förskola. Genom att observationer utfördes kunde även pedagogernas arbetssätt exemplifieras. Undersökningen visade på 3 olika återkommande teman hos de båda pedagogerna; ett interkulturellt arbetssätt, svårigheter och olika grad av självsäkerhet i det interkulturella arbetssättet. I dessa kunde ses att pedagogerna synliggör barnens etniska bakgrunder, men utan uppföljning. Slutsatserna som dragits är att pedagoger i mångkulturella barngrupper ofta är osäkrare, bland annat på grund av mängden olika etniska bakgrunder, och därför istället letar efter gemensamma nämnare hos barnen. Detta slutar ofta i uttalanden från pedagoger som framstår dem som okunniga och ointresserade och kan resultera i att barnen tar avstånd från sin bakgrund för att passa in i normen

Neuromorphic Twins for Networked Control and Decision-Making

We consider the problem of remotely tracking the state of and unstable linear time-invariant plant by means of data transmitted through a noisy communication channel from an algorithmic point of view. Assuming the dynamics of the plant are known, does there exist an algorithm that accepts a description of the channel's characteristics as input, and returns 'Yes' if the transmission capabilities permit the remote tracking of the plant's state, 'No' otherwise? Does there exist an algorithm that, in case of a positive answer, computes a suitable encoder/decoder-pair for the channel? Questions of this kind are becoming increasingly important with regards to future communication technologies that aim to solve control engineering tasks in a distributed manner. In particular, they play an essential role in digital twinning, an emerging information processing approach originally considered in the context of Industry 4.0. Yet, the abovementioned questions have been answered in the negative with respect to algorithms that can be implemented on idealized digital hardware, i.e., Turing machines. In this article, we investigate the remote state estimation problem in view of the Blum-Shub-Smale computability framework. In the broadest sense, the latter can be interpreted as a model for idealized analog computation. Especially in the context of neuromorphic computing, analog hardware has experienced a revival in the past view years. Hence, the contribution of this work may serve as a motivation for a theory of neuromorphic twins as a counterpart to digital twins for analog hardware

Wettbewerbskorporatismus und soziale Politik. Zur Transformation wohlfahrtsstaatlicher Politikfelder am Beispiel der Gesundheitspolitik

Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit Gesundheitspolitik in Europa. In Europa gelten die Sozialpolitik und insbesondere die Gesundheitspolitik als Felder, in denen die Nationalstaaten weitgehend den Ton angeben. Fragen der Krankenversorgung und etwaiger institutioneller Reformen werden in der Regel als nationale Angelegenheiten behandelt. Seit geraumer Zeit sind jedoch deutliche Anzeichen erkennbar, dass das Politikfeld Gesundheit vor einem dynamischen Prozess der Europäisierung steht. Die vorliegende Untersuchung analysiert die unterschiedlichen Wege, auf denen sich dieser Prozess vollzieht. Während bisher die Verflechtungen zwischen dem europäischen Markt- und dem deutschen Sozialrecht den wichtigsten Wirkungskanal darstellten, über den die europäische Integration Einfluss auf das deutsche Gesundheitssystem gewinnt, so dürften von der wettbewerbspolitischen Neuausrichtung des Integrationsprozesse (?Lissabonner Strategie?) und den Vorgaben der Europäischen Wirtschafts- und Währungsunion neue Impulse in Richtung einer Europäisierung der Gesundheitspolitik ausgehen. Dabei kommt der Offenen Methode der Koordinierung als einem neuen Regulierungsmodus im europäischen Mehrebenensystem, der zunehmend auch in der Gesundheitspolitik Anwendung findet, besondere Bedeutung zu. Im ersten Teil der Studie wird gezeigt, dass auf europäischer Ebene neue politischen Arenen entstehen, in denen insbesondere der Europäische Gerichtshof, die Europäische Kommission sowie der Europäische Rat aktiver und entschiedener als bisher Gesundheitspolitik betreiben. Gleichzeitig bilden sich neue Formen wechselseitiger Abhängigkeit zwischen nationaler Gesundheitspolitik und europäischen Entscheidungen heraus. Im Rahmen dieses Prozesses schränken einerseits Vorgaben aus Europa die nationalstaatlich zur Verfügung stehenden Politikoptionen ein; andererseits nutzen aber auch Schlüsselakteure der nationalen Gesundheitssysteme die europäischen Entscheidungsprozesse, um eigenen Interessenlagen zum Durchbruch zu verhelfen und eigene Strategieoptionen zu realisieren. Die Anwendung der Offenen Methode der Koordinierung auf das Gesundheitswesen geht zum einen mit einer strategischen Aufwertung, zum anderen aber auch mit einer wettbewerbspolitischen Indienstnahme der Gesundheitspolitik einher. Es ist davon auszugehen, dass die enge Einbindung der europäischen Gesundheitspolitik in die finanzpolitischen Vorgaben des EU-Finanzregimes und die Ziele der neuen europäischen Wettbewerbspolitik den Druck in Richtung auf die Stärkung einer kostendämpfungs- und wettbewerbsorientierten Gesundheitspolitik in den Mitgliedsstaaten erhöhen wird. Allerdings kann die Einbeziehung der Erfahrungen aus anderen Ländern auch einen Beitrag dazu leisten, Defizite des deutschen Gesundheitssystems, vor allem ineffiziente Versorgungsstrukturen, zu überwinden. Der zweite Teil der Studie befasst sich mit Funktion und Bedeutung eines Gremiums des deutschen Gesundheitssystems für die Verteilung von Gesundheitsleistungen. Dabei handelt es sich um den Bundesausschuss der Ärzte und Krankenkassen. Der Bundesausschuss hat sich vor allem in der zweiten Hälfte der 90er Jahre und von der Öffentlichkeit weitgehend unbemerkt, zu einer einflussreichen Instanz entwickelt, die weitreichende Entscheidungen im Hinblick auf das Leistungsrecht der GKV fällt. Der Staat hat ihm diesbezüglich schrittweise entsprechende Kompetenzen übertragen ? vor allem um sich von den Legitimationsrisiken zu entlasten, die mit einer restriktiven Gewährung von Leistungen in der GKV verbunden sind. Insofern fungiert der Bundesausschuss auch als Agentur jenes gesundheitspolitischen Paradigmenwechselns, der vielfach als Übergang von einer expansiven zu einer wettbewerbs- und beitragssatzorientierten Gesundheitspolitik beschrieben worden ist. Neben der Rekonstruktion dieses Prozesses der sukzessiven ?wetbewerbskorporatistischen Beauftragung? des Bundesausschusses durch den Staat analysiert die Studie zugleich, wie die beteiligten Akteure durch gezielte staatliche Interventionen in die gesundheitspolitischen Kontextbedingungen ein Eigeninteresse an der restriktiven Interpretation des Leistungskatalogs entwickeln und auf diese Weise staatlichen Steuerungszielen Rechnung tragen ? wobei sich der Staat selbst über ein System von Genehmigungsvorbehalten und Ersatzvornahmen ein Letztentscheidungsrecht für den Fall missliebiger oder nicht fristgerechter Entscheidungen vorbehält. Abschließend werden die inneren Widersprüche der staatlichen Delegation von Steuerungskompetenzen und ? in einem kurzen Ausblick ? die wachsende Bedeutung der EU-Rechtsprechung für die nationalstaatliche Ausgestaltung des Gesundheitssystems thematisiert

Two-resonator circuit QED: Dissipative Theory

We present a theoretical treatment for the dissipative two-resonator circuit quantum electrodynamics setup referred to as quantum switch. There, switchable coupling between two superconducting resonators is mediated by a superconducting qubit operating in the dispersive regime, where the qubit transition frequency is far detuned from those of the resonators. We derive an effective Hamiltonian for the quantum switch beyond the rotating wave approximation and study the dissipative dynamics within a Bloch-Redfield quantum master equation approach. We derive analytically how the qubit affects the quantum switch even if the qubit has no dynamics, and we estimate the strength of this influence. The analytical results are corroborated by numerical calculations, where coherent oscillations between the resonators, the decay of coherent and Fock states, and the decay of resonator-resonator entanglement are studied. Finally, we suggest an experimental protocol for extracting the damping constants of qubit and resonators by measuring the quadratures of the resonator fields.Comment: 17 pages, 9 figure

Mechanical frequency control in inductively coupled electromechanical systems

Nano-electromechanical systems implement the opto-mechanical interaction combining electromagnetic circuits and mechanical elements. We investigate an inductively coupled nano-electromechanical system, where a superconducting quantum interference device (SQUID) realizes the coupling. We show that the resonance frequency of the mechanically compliant string embedded into the SQUID loop can be controlled in two different ways: (i) the bias magnetic flux applied perpendicular to the SQUID loop, (ii) the magnitude of the in-plane bias magnetic field contributing to the nano-electromechanical coupling. These findings are quantitatively explained by the inductive interaction contributing to the effective spring constant of the mechanical resonator. In addition, we observe a residual field dependent shift of the mechanical resonance frequency, which we attribute to the finite flux pinning of vortices trapped in the magnetic field biased nanostring.Comment: 5 pages, 3 figure

Tunable coupling engineering between superconducting resonators: from sidebands to effective gauge fields

In this work we show that a tunable coupling between microwave resonators can be engineered by means of simple Josephson junctions circuits, such as dc- and rf-SQUIDs. We show that by controlling the time dependence of the coupling it is possible to switch on and off and modulate the cross-talk, boost the interaction towards the ultrastrong regime, as well as to engineer red and blue sideband couplings, nonlinear photon hopping and classical gauge fields. We discuss how these dynamically tunable superconducting circuits enable key applications in the fields of all optical quantum computing, continuous variable quantum information and quantum simulation - all within the reach of state of the art in circuit-QED experiments.Comment: 11 pages, 4 figure