Thermodynamic cost of reversible computing

Since reversible computing requires preservation of all information throughout the entire computational process, this implies that all errors that appear as a result of the interaction of the information-carrying system with uncontrolled degrees of freedom must be corrected. But this can only be done at the expense of an increase in the entropy of the environment corresponding to the dissipation, in the form of heat, of the ``noisy'' part of the system's energy. This paper gives an expression of that energy in terms of the effective noise temperature, and analyzes the relationship between the energy dissipation rate and the rate of computation. Finally, a generalized Clausius principle based on the concept of effective temperature is presented.Comment: 5 pages; added two paragraphs and fixed a number of typo

Розробка способу кількісного визначення складу магнітного нанокомпозиту Ag@Fe3O4

The method for quantitative determination of the components of the Ag@Fe3O4 nanocomposite has been developed; it allows simultaneously determining silver and iron in one sample without the stage of taking the aliquot for individual determinations of these components. The method proposed comprises: the use of a considerably smaller quantity of the substance in the test sample; elimination of the need to prepare and standardize the solution of the indicator for silver determination; reduces the labour intensity of the process by saving time and expensive reagents; eliminates the stage of separation of the mixture components, etc. The basis of the method proposed is two conjugated detection procedures –Ag determination by Volhard’s method and Fe (III) determination in magnetite by the method of iodometry. It has been shown that this method allows determining silver without adding the indicator since the second component is magnetite containing bivalent and trivalent iron. The experiment is performed by the action of nitric acid on the sample of Ag@Fe3O4 powder. The acid, in its turn, helps silver to pass into solution and to oxidize Fe2+ ions to Fe3+ being an indicator in this determination. With the simultaneous presence of silver and iron in one sample at Ÿrst silver is quantiŸed, a pale pink colour of the solution above the precipitate appears only after all the silver has been titrated, that means the completeness of its precipitation. The experiment is completed with determination of Fe (III) by iodometry. To assess the validity of determinations the results have been conŸrmed by instrumental methods that are consistent with the results of the titrimetric method developed for quantitative determination of components in magnetically controlled nanocomposites. The relative error of the titrimetric determination does not exceed 0.1-0.2%.Разработан способ количественного определения компонентов нанокомпозита Ag@Fe3O4, который позволяет одновременно определять серебро и железо в одном образце без проведения стадии отбора аликвот для отдельных определений этих компонентов. Предложенный способ предназначен: для выполнения эксперимента использования навески исследуемого образца значительно меньшей массы; устранения необходимости готовить и устанавливать титр раствора индикатора для определения серебра; снижения трудоемкости процесса за счет экономии времени и дорогих реактивов; исключает стадию разделения компонентов смеси и др. В основе предложенного способа лежат две сопряженные методики обнаружения – определение Ag методом Фольгарда и определение Fe (III) в магнетите методом йодометрии. Показано, что данный способ позволяет проводить определение серебра без добавления индикатора, поскольку второй компонент магнетит содержит двух и трехвалентное железо. Выполнение опыта проводят действием на образец порошка Ag@Fe3O4 азотной кислотой, которая, в свою очередь, переводит серебро в раствор, а ионы Fe2+ окисляет до Fe3+, которые и выполняют роль индикатора в данном определении. При совместном присутствии серебра и железа в одном образце первым количественно определяют серебро, бледно-розовая окраска раствора над осадком появляется только после того, как все серебро оттитровано, что означает полноту его осаждения. Опыт завершают определением Fe (III) методом йодометрии. Для оценки достоверности определений результаты подтверждены инструментальными методами, которые согласуются с результатами разработанного титриметрического способа количественного определения компонентов в магнитоуправляемых нанокомпозитах. Относительная погрешность титриметрического определения не превышает 0,1-0,2%.Розроблено спосіб кількісного визначення компонентів нанокомпозиту Ag@Fe3O4, який дозволяє одночасно визначати срібло та залізо в одному зразку без проведення стадії відбору аліквот для окремих визначень цих компонентів. Запропонований спосіб призначений: для виконання експерименту використання наважки досліджуваного зразка значно меншої маси; усунення необхідності готувати та встановлювати титр розчину індикатора для визначення срібла; зниження трудомісткості процесу за рахунок економії часу та дорогих реактивів; передбачає виключення стадії розділення компонентів суміші та ін. В основі запропонованого способу лежать дві поєднані методики виявлення – визначення Ag методом Фольгарда та визначення Fe (III) у магнетиті методом йодометрії. Показано, що даний спосіб дозволяє проводити визначення срібла без додавання індикатора, оскільки другий компонент магнетит містить дво- та тривалентний ферум. Виконання досліду проводять дією на зразок порошка Ag@Fe3O4 нітратною кислотою, яка, у свою чергу, переводить срібло в розчин, а іони Fe2+ окиснює до Fe3+, які й виконують роль індикатора в даному визначенні. За сумісної присутності срібла та заліза в одному зразку першим кількісно визначають срібло, блідо-рожеве забарвлення розчину над осадом з’являється тільки після того, як увесь арґентум відтитровано, що визначає повноту його осадження. Дослід завершують визначенням Fe (III) методом йодометрії. Для оцінки достовірності визначень результати підтверджені інструментальними методами, які узгоджуються з результатами розробленого титриметричного способу кількісного визначення компонентів у магнітокерованому нанокомпозиті. Відносна похибка титриметричного визначення не перевищує 0,1-0,2%

Distillation protocols: Output entanglement and local mutual information

A complementary behavior between local mutual information and average output entanglement is derived for arbitrary bipartite ensembles. This leads to bounds on the yield of entanglement in distillation protocols that involve disinguishing. This bound is saturated in the hashing protocol for distillation, for Bell-diagonal states.Comment: 4 pages, RevTeX, no figures; v2: presentation improved, results unchanged; v3: published versio

Magnetocaloric effect and magnetization in a Ni-Mn-Ga Heusler alloy in the vicinity of magnetostructural transition

The magnetic and thermodynamic properties of a Ni2.19Mn0.81Ga alloy with coupled magnetic and structural (martensitic) phase transitions were studied experimentally and theoretically. The magnetocaloric effect was measured by a direct method in magnetic fields 0-26 kOe at temperatures close to the magnetostructural transition temperature. For theoretical description of the alloy properties near the magnetostructural transition a statistical model is suggested, that takes into account the coexistence of martensite and austenite domains in the vicinity of martensite transformation point.Comment: presented at ICM-2003, to appear in JMM

On Approximation of the Eigenvalues of Perturbed Periodic Schrodinger Operators

This paper addresses the problem of computing the eigenvalues lying in the gaps of the essential spectrum of a periodic Schrodinger operator perturbed by a fast decreasing potential. We use a recently developed technique, the so called quadratic projection method, in order to achieve convergence free from spectral pollution. We describe the theoretical foundations of the method in detail, and illustrate its effectiveness by several examples.Comment: 17 pages, 2 tables and 2 figure

Isospectral domains with mixed boundary conditions

We construct a series of examples of planar isospectral domains with mixed Dirichlet-Neumann boundary conditions. This is a modification of a classical problem proposed by M. Kac.Comment: 9 figures. Statement of Theorem 5.1 correcte

The magnetic field influence on magnetostructural phase transition in Ni2.19Mn0.81Ga

Magnetic properties of a polycrystalline alloy Ni$_{2.19}$Mn$_{0.81}$Ga, which undergoes a first-order magnetostructural phase transition from cubic paramagnetic to tetragonal ferromagnetic phase, are studied. Hysteretic behavior of isothermal magnetization $M(H)$ has been observed in a temperature interval of the magnetostructural transition in magnetic fields from 20 to 100 kOe. Temperature dependencies of magnetization $M$, measured in magnetic fields $H = 400$ and 60 kOe, indicate that the temperature of the magnetostructural transition increases with increasing magnetic field.Comment: Presented at the Second Moscow International Symposium on Magnetism (Moscow-2002

Magnetic properties and magnetostructural phase transitions in Ni2+xMn1-xGa shape memory alloys

A systematic study of magnetic properties of Ni2+xMn1-xGa (0 \le x \le 0.19) Heusler alloys undergoing structural martensite-austenite transformations while in ferromagnetic state has been performed. From measurements of spontaneous magnetization, Ms(T), jumps \Delta M at structural phase transitions were determined. Virtual Curie temperatures of the martensite were estimated from the comparison of magnetization in martensitic and austenitic phases. Both saturation magnetic moments in ferromagnetic state and effective magnetic moments in paramagnetic state of Mn and Ni atoms were estimated and the influence of delocalization effects on magnetism in these alloys was discussed. The experimental results obtained show that the shift of martensitic transition temperature depends weakly on composition. The values of this shift are in good correspondence with Clapeyron-Clausius formalism taking into account the experimental data on latent heat at martensite-austenite transformations.Comment: 7 pages, 8 figure