Reply to "Comment on "Some implications of the quantum nature of laser fields for quantum computations''''

In this revised reply to quant-ph/0211165, I address the question of the validity of my results in greater detail, by comparing my predictions to those of the Silberfarb-Deutsch model, and I deal at greater length with the beam area paradox. As before, I conclude that my previous results are an (order-of-magnitude) accurate estimate of the error probability introduced in quantum logical operations by the quantum nature of the laser field. While this error will typically (for a paraxial beam) be smaller than the total error due to spontaneous emission, a unified treatment of both effects reveals that they lead to formally similar constraints on the minimum number of photons per pulse required to perform an operation with a given accuracy; these constraints agree with those I have derived elsewhere.Comment: A reply to quant-ph/0211165. Added more calculations and discussion, removed some flippanc

Minimum-energy pulses for quantum logic cannot be shared

We show that if an electromagnetic energy pulse with average photon number is used to carry out the same quantum logical operation on a set of N atoms, either simultaneously or sequentially, the overall error probability in the worst case scenario (i.e., maximized over all the possible initial atomic states) scales as N^2/. This means that in order to keep the error probability bounded by N\epsilon, with \epsilon ~ 1/, one needs to use N/\epsilon photons, or equivalently N separate "minimum-energy'' pulses: in this sense the pulses cannot, in general, be shared. The origin for this phenomenon is found in atom-field entanglement. These results may have important consequences for quantum logic and, in particular, for large-scale quantum computation.Comment: To appear in Phys. Rev. A, Rapid Communication

Quantum coherence: myth or fact?

It has recently been argued that the inability to measure the absolute phase of an electromagnetic field prohibits the representation of a laser's output as a quantum optical coherent state. This argument has generally been considered technically correct but conceptually disturbing. Indeed, it would seem to place in question the very concept of the coherent state. Here we show that this argument fails to take into account a fundamental principle that not only re-admits the coherent state as legitimate, but formalizes a fundamental concept about model building in general, and in quantum mechanics in particular.Comment: This work has been submitted to Physics Letters A and presented in the meeting of JPS in 200

Gate fidelity of arbitrary single-qubit gates constrained by conservation laws

Recent investigations show that conservation laws limit the accuracy of gate operations in quantum computing. The inevitable error under the angular momentum conservation law has been evaluated so far for the CNOT, Hadamard, and NOT gates for spin 1/2 qubits, while the SWAP gate has no constraint. Here, we extend the above results to general single-qubit gates. We obtain an upper bound of the gate fidelity of arbitrary single-qubit gates implemented under arbitrary conservation laws, determined by the geometry of the conservation law and the gate operation on the Bloch sphere as well as the size of the ancilla.Comment: Title changed; to appear in J. Phys. A: Math. Theor.; 19 pages, 2 figure

Thermodynamics of the ATPase Cycle of GlcV, the Nucleotide-Binding Domain of the Glucose ABC Transporter of Sulfolobus solfataricus

ATP-binding cassette transporters drive the transport of substrates across the membrane by the hydrolysis of ATP. They typically have a conserved domain structure with two membrane-spanning domains that form the transport channel and two cytosolic nucleotide-binding domains (NBDs) that energize the transport reaction. Binding of ATP to the NBD monomer results in formation of a NBD dimer. Hydrolysis of the ATP drives the dissociation of the dimer. The thermodynamics of distinct steps in the ATPase cycle of GlcV, the NBD of the glucose ABC transporter of the extreme thermoacidophile Sulfolobus solfataricus, were studied by isothermal titration calorimetry using the wild-type protein and two mutants, which are arrested at different steps in the ATP hydrolytic cycle. The G144A mutant is unable to dimerize, while the E166A mutant is defective in dimer dissociation. The ATP, ADP, and AMP-PNP binding affinities, stoichiometries, and enthalpies of binding were determined at different temperatures. From these data, the thermodynamic parameters of nucleotide binding, NBD dimerization, and ATP hydrolysis were calculated. The data demonstrate that the ATP hydrolysis cycle of isolated NBDs consists of consecutive steps where only the final step of ADP release is energetically unfavorable.

Ontwerpen en bouwen in de Hollandse stad

The study of the designers and builders of architectural works is one of the central themes of architectural history. Over the last few decades, interest in this area has broadened to include not only prominent individuals but also the structure of design and building practice. In the Low Countries, the architectural historian Meischke was one of the first to perform extensive research on developments in the organization of the building profession. This line of research has made great advances in the past fifteen years with the publication of several noteworthy doctoral theses. Kolman’s 1993 thesis investigates the building industry in Kampen from the fifteenth to the midseventeenth century, and Steenmeijer’s 2001 thesis on Arent van ’sGravensande deals in passing with municipal construction companies in Leiden and The Hague. Other researchers have opted for a thematic approach, dealing with multiple cities at once. In a 2001 thesis, Van Tussenbroek investigates the Van Neurenberg family’s trade in stone in the Maas river valley and the cities of Holland in the sixteenth and seventeenth centuries. A similarly specific topic was chosen by Gerritsen, whose 2004 thesis deals with the role of drawings in design and building practice in the seventeenthcentury Dutch Republic. At Utrecht University, Röell is currently engaged in a followup study of the same topic, focusing on the eighteenth century. The emergence of municipal construction companies in various cities in the seventeenth and eighteenth centuries is being investigated from a comparative perspective by Medema, who recently finished his research, and by Van Essen, who is soon to complete her thesis. Van Essen analyzes the development of the office of the stadsfabriek in the seventeenthcentury Dutch Republic, taking Amsterdam and Groningen as her two main case studies. Medema’s work is thematically linked to Van Essen’s, but focuses on the eighteenth century, a period when on the whole the industry shrank, necessitating reorganization and professionalization. The most recent investigation of civic building activity in Holland was carried out by Hurx and examines the major city churches that are among the first largescale works of civic architecture in Holland. Because of the scale and complexity of these issues, many of the abovementioned studies are restricted to a narrowly defined topic, period, or geographical area. There is still no general survey of the development of design and building practice in the cities of Holland over an extended period. In this article we attempt, on the basis of our own research, to sketch a few main lines of development from the fourteenth to the nineteenth century and to point out a few gaps in our current knowledge. In examining the leading public works of civic architecture, the authors aim to trace the most significant transformations through the centuries, in the belief that organizational changes can best be explained by reference to shifts in the demand for building work. The emphasis lies on church building in the fifteenth century and on the municipal building industry in later centuries, because these activities showed a high degree of organization. The article will be published in two consecutive issues of OverHolland, in which various authors will discuss the periods of growth and contraction in the demand for building work, in chronological order. Each of the two parts will begin with a brief introductory section presenting the periods and major themes to be examined. In part I, which covers the period from the fourteenth to the sixteenth century, Hurx begins with the boom in the construction of city churches in the fourteenth and fifteenth centuries. Van Essen then describes how city authorities assumed increasing responsibility for public works in the fifteenth and particularly the sixteenth century. Part II will begin with an examination of the massive increase in the scale of building work in the seventeenth century, stemming from the explosive growth of a number of cities. In this section, Van Essen will describe the development of the office of the stadsfabriek into a largescale municipal construction company. In the second section of part II, Medema will discuss the reorganization of the building sector in the eighteenth century as a result of economic decline. We assume that fluctuations in the demand for building work not only had a crucial impact on the makeup of the building industry as a whole, but also had consequences for the specialists at the top of that industry. The base of the building trade remained largely unchanged until the eighteenth century; in the cities, it was composed largely of small, autonomous workshops each devoted to a single craft, and each consisting of  a single master craftsman with a small number of assistants and apprentices. Even in times of economic recession, there was enough demand for labour to ensure the continued existence of this group of artisans. In many cities in Holland, they formed guilds, which were founded between the fourteenth and the seventeenth century. The development and organization of these guilds will not be discussed in detail here, because they did not have a decisive influence on public works. When the church and the city authorities commissioned architectural works, they were not generally subject to guild regulations. The top of the industry was formed in part by officials responsible for the administrative and financial aspects of building projects. They often coordinated building projects on behalf of the commissioning body and made decisions about daytoday expenditure (usually up to a specified maximum). But they frequently lacked the expertise to manage the technical and aesthetic aspects of such projects, and specialized professionals were engaged for this purpose. Such experts were relatively vulnerable to shifts in the supply of building work, because they were needed only for complex projects. We contend that the larger the amount of building work requiring special technical, logistical, or aesthetic expertise, the more pronounced the division of labour, and the larger the organizational distance between these experts and the labourers. The remainder of this article investigates this proposed relationship in greater depth. Because of the dynamics in the hierarchical organization of the building trade, it is sometimes difficult to determine the precise composition of the top level. The role of experts in the building process could vary from project to project, and the terminology used at the time can be misleading. Given that these potential sources of confusion are encountered throughout the period in question, a brief discussion of them is advisable. In the fifteenth and early sixteenthcentury Low Countries, the individual who supervised the building process on behalf of the commissioning party was generally referred to as the werk­meester or something similar. But this word also had other uses; in particular, it could serve as a generic term for any expert practitioner of a craft or trade. In fifteenthcentury Latin sources, several terms are used to denote the werkmeester, namely archilathomus, archilapicida, and architec­tus. The prefix archi comes from the Greek αρχι (‘uppermost’) or from αρχω (‘to lead’), while lathomus and lapicida mean stonemason and tec­tus is derived from the Greek word for craftsman or carpenter, τηκτων. This etymology reflects the original, leadership role of the architectus, who supervised a variety of activities ranging from drawing up building plans (in the broadest sense) to managing workers through written and oral instructions, drawings and templates. The archi­tectus might also be responsible for the quality of the building materials and the logistics of transporting them to the site. In the course of the sixteenth century, the nativized word architect came into widespread use. Until the eighteenth century, it was primarily a term for the individual who supervised a building project and was used only in a secondary sense for the individual who produced the designs. Throughout this period, the Dutch word architect had more than one meaning, and primary sources sometimes use the term in ways which have nothing to do with architectural design. This historical Dutch term often does not correspond to its modern English and Dutch cognate, archi­tect, which refers primarily to the designer of a structure. Throughout the remainder of this article, the word architect is used in the historical sense of the organizer and leader of a building project – who may or may not also have been the designer. Individuals who did no more than contribute design drawings will be referred to in more neutraOnderzoek naar de ontwerpers en bouwers van architectonische objecten vormt een hoofdthema in de architectuurgeschiedenis. Sinds enkele decennia is er naast de gebruikelijke aandacht voor de hoofdrolspelers ook belangstelling voor de structuur van de ontwerp en bouwpraktijk. In Nederland was de architectuurhistoricus Meischke een van de eersten die uitgebreid onderzoek deden naar de ontwikkelingen in de organisatie van het bouwvak. Door het verschijnen van verschillende dissertaties is dit type onderzoek de afgelopen vijftien jaar in een stroomversnelling geraakt. In de dissertatie van Kolman (1993) werd het bouwbedrijf in Kampen van de vijftiende tot halverwege de zeventiende eeuw onderzocht. De dissertatie van Steenmeijer (2001) over Arent van ’sGravensande behandelde en passant het stadsbouwbedrijf in Leiden en Den Haag.  Andere onderzoekers kozen voor een thematische benadering, waarin verschillende steden tegelijk behandeld werden. Van Tussenbroek onderzocht de natuursteenhandel van de familie Van Neurenberg in het stroomgebied van de Maas en de Hollandse steden in de zestiende en zeventiende eeuw (2001). Een ander specifiek thema werd gekozen door Gerritsen, die de rol van de tekening in de ontwerp en bouwpraktijk in de zeventiende eeuw in de Nederlandse Republiek onderzocht (2004). Momenteel wordt in Utrecht een vervolgonderzoek naar de achttiende eeuw met eenzelfde thematiek ondernomen door Röell. De ontwikkeling van het stedelijke bouwbedrijf in de zeventiende en achttiende eeuw in verschillende steden wordt vergeleken door Medema, wiens onderzoek onlangs is afgerond, en door  Van Essen, die haar dissertatie binnenkort zal voltooien. Van Essen analyseert de ontwikkeling  van het stadsfabrieksambt in de Republiek in de zeventiende eeuw, met als belangrijke casestudies Amsterdam en Groningen. Medema sluit in thematiek aan bij Van Essen, maar onderzoekt de achttiende eeuw; een periode van vooral krimp, waaruit noodzakelijke reorganisaties en professionalisering voortvloeiden. Het recentste onderzoek naar de stedelijke bouwactiviteit in Holland wordt uitgevoerd door Hurx. Hij behandelt de grote stadskerken, die tot de eerste grote (civiele) bouwopgave in Holland behoren. Vanwege de omvang en de complexe problematiek zijn de hierboven genoemde studies vaak beperkt tot een bepaalde thematiek, periode of geografisch gebied. Een overzichtswerk van de ontwikkeling van de ontwerp en bouwpraktijk in de Hollandse steden over een langere periode ontbreekt nog. In dit artikel wordt geprobeerd op basis van ons eigen onderzoek enkele hoofdlijnen van de veertiende tot de negentiende eeuw te schetsen en lacunes in de hedendaagse stand van kennis te signaleren. Aan de hand van de voornaamste (civiele) publieke bouwwerken hopen de auteurs de belangrijkste transformaties door de eeuwen heen te volgen, waarbij wordt aangenomen dat de veranderingen in de organisatie het best te verklaren zijn door de verschuivingen in de bouwopgave te volgen. De nadruk ligt hierbij in de vijftiende eeuw op de kerkenbouw en in daaropvolgende eeuwen op het stadsbouwbedrijf, vanwege de hoge graad van organisatie. Het artikel is verdeeld over twee afleveringen van OverHolland, waarin door verschillende auteurs in chronologische volgorde de perioden van groei en krimp in de bouwopgave worden behandeld. Elke aflevering wordt voorafgegaan door een korte inleiding, waarin de periodisering en de belangrijkste thema’s aan de orde worden gesteld. In het eerste deel, dat de periode van de veertiende tot en met zestiende eeuw bestrijkt, begint Hurx met de bouwhausse van de stadskerken in de veertiende en vijftiende eeuw. Vervolgens beschrijft Van Essen hoe de steden in de vijftiende en vooral in de zestiende eeuw steeds meer verantwoordelijkheden op zich namen bij de oprichting van publieke werken. Als begin van het tweede deel is gekozen voor de schaalvergroting van de bouwopgave in de zeventiende eeuw dankzij de explosieve expansie van een aantal steden. In dit stuk zal Van Essen de ontwikkeling van het stadsfabrieksambt tot een omvangrijk stedelijk bouwbedrijf behandelen. In het tweede stuk van deze aflevering behandelt Medema de reorganisatie van het bouwwezen door de teruggang van de economie in de achttiende eeuw. Er wordt hier verondersteld dat de fluctuaties in de bouwopgave niet alleen van doorslaggevend belang waren voor de samenstelling van het bouwbedrijf in zijn totaliteit, maar ook consequenties hadden voor de gespecialiseerde top van het bouwvak. De basis van het bouwvak bleef tot in  de achttiende eeuw grotendeels onveranderd en bestond in de steden overwegend uit in het  am bacht gescheiden bedrijven van één ambachtsmeester met een enkele knecht en leerjongen. Ook in tijden van laagconjunctuur was er genoeg vraag naar arbeid om het voortbestaan van de kleine zelfstandigen als groep te verzekeren. Zij waren vaak verenigd in gilden, die vanaf de veertiende tot en met zeventiende eeuw werden opgericht in de Hollandse steden. De ontwikkeling en organisatie van deze gilden worden hier grotendeels buiten beschouwing gelaten, omdat ze niet bepalend waren voor de publieke werken. De kerk en de stad waren als opdrachtgevers meestal niet gebonden aan gildebepalingen. De top in het bouwvak werd in de eerste plaats gevormd door ambtenaren, die de administratieve en financiële taken van het bouwproject op zich namen. In naam van de opdrachtgever hadden zij vaak de leiding en beslisten over de dagelijkse uitgaven (meestal tot een bepaald maximumbedrag). Zij waren lang niet altijd gespecialiseerd genoeg om de technische en esthetische bouwleiding te voeren. Daarvoor had men gespecialiseerde vaklieden nodig. Deze groep  was kwetsbaarder voor verschuivingen in de bouwopgave, omdat deze vaklieden alleen konden bestaan bij een voldoende aantal complexe opdrachten. Hoe groter de groep van bouwprojecten die bijzondere technische, logistieke of   esthetische expertise vereisten, hoe groter de arbeidsdeling en de afstand tot de werkvloer.   In dit artikel zal getracht worden deze veronderstelde relatie verder uit te diepen. Door de dynamiek in de hiërarchische gelaagdheid van het bouwvak is het soms moeilijk vat te krijgen op de precieze samenstelling van de toplaag. De functie in het bouwproces van de deskundigen kon variëren per opdracht en ook de gebruikte contemporaine terminologie kan verwarrend werken. Deze onduidelijkheid keert terug in de gehele behandelde periode, waardoor het van belang is om deze problematiek kort te behandelen. In de vijftiende en in het begin van de zestiende eeuw werd in de Nederlanden meestal degene die in opdracht van de bouwheer de supervisie over het bouwproces voerde, aangeduid met de term werkmeester of een variant daarvan. De term was niet eenduidig en kon ook  in algemene zin voor een vakman in een bepaald ambacht gebruikt worden. In Latijnse bronnen werden in de vijftiende eeuw verschillende termen gebruikt om de werkmeester aan te duiden, namelijk archilathomus, archilapicida en architectus. Het voorvoegsel archi komt van het Griekse αρχι (= opperste) of van αρχω (= besturen), terwijl latho­mus en lapicida steenhouwer betekenen en tectus afgeleid is van het Griekse woord voor ambachtsman/timmerman, τηκτων. Deze oorspronkelijke betekenis verwijst naar de bestuurlijke functie van de architectus. Zijn supervisie bestond uit verschillende taken, waaronder het maken van bouwplannen (in de breedste zin van het woord) en het aansturen van de werklui door geschreven (en mondelinge) instructies, ontwerptekeningen en detailontwerpen. Daarnaast hield hij eventueel ook toezicht op de kwaliteit van de bouwmaterialen en de logistiek van de aanvoer van het materiaal. In de loop van de zestiende eeuw werd de vernederlandste term architect gangbaar. Deze benaming werd tot in de achttiende eeuw in de eerste plaats gebruikt voor degene die de supervisie voerde, en pas in de tweede plaats voor iemand die ontwerpen vervaardigde. Het woord architect had gedurende de hele periode geen eenduidige betekenis en kwam in de bronnen ook los van het ontwerpvak voor. Het historische gebruik correspondeert vaak niet met ons huidige begrip architect, dat in eerste instantie refereert aan de ontwerper. In het vervolg van dit artikel wordt het woord architect in de historische betekenis van organisator, bouwleider en eventueel ontwerper gebruikt. Iemand die alleen ontwerptekeningen leverde, zal neutraal worden aangemerkt als ontwerper van architectuur

Daniel Stalpaert (1615-1676), stadsarchitect van Amsterdam en de Amsterdamse stadsfabriek in de periode 1647 tot 1676

The years between roughly the Munster Peace Treaty 1648 and the Year of Disaster 1672 was a period of great wealth and expansion for the Dutch Republic and particularly for Amsterdam, the ‘Golden Age’. In this period Amsterdam initiated large building projects and for the first time in its existence the town appointed a town architect, Daniel Stalpaert. This article sketches the Amsterdam town factory, i.e. the town building industry, chiefly during the third quarter of the 17th century. After a description of Daniel Stalpaert's life, this article discusses the changing organization of the Amsterdam town factory in that period, followed by an account of the various functions within the town factory and the town architects and sub-architects working there. Attention is also paid to the town workplaces. The great changes within the town factory during the third quarter of the 17th century were caused by the enormous revival and decline of building activities and related to this the explosive growth and steady decrease of town architects, sub-architects and workmen. Structural changes saw to it that eventually the town architects were fully charged with policy, management and responsibility within the town factory, for which they were directly accountable to the town council. The town architect's main task was to direct the two mega projects of that period: the building of the new town hall and the town expansion in 1662. Stalpaert was only briefly and partly in charge of the town factory. Daniel Stalpaert's position within the town factory is therefore less prominent than assumed so far

Constraints for quantum logic arising from conservation laws and field fluctuations

We explore the connections between the constraints on the precision of quantum logical operations that arise from a conservation law, and those arising from quantum field fluctuations. We show that the conservation-law based constraints apply in a number of situations of experimental interest, such as Raman excitations, and atoms in free space interacting with the multimode vacuum. We also show that for these systems, and for states with a sufficiently large photon number, the conservation-law based constraint represents an ultimate limit closely related to the fluctuations in the quantum field phase.Comment: To appear in J. Opt. B: Quantum Semiclass. Opt., special issue on quantum contro