Broadcasting in spin networks

Treball final de màster oficial fet en col·laboració amb Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), Universitat de Barcelona (UB) i Institut de Ciències Fotòniques (ICFO

A European research roadmap for optimizing societal impact of big data on environment and energy efficiency

We present a roadmap to guide European research efforts towards a socially responsible big data economy that maximizes the positive impact of big data in environment and energy efficiency. The goal of the roadmap is to allow stakeholders and the big data community to identify and meet big data challenges, and to proceed with a shared understanding of the societal impact, positive and negative externalities, and concrete problems worth investigating. It builds upon a case study focused on the impact of big data practices in the context of Earth Observation that reveals both positive and negative effects in the areas of economy, society and ethics, legal frameworks and political issues. The roadmap identifies European technical and non-technical priorities in research and innovation to be addressed in the upcoming five years in order to deliver societal impact, develop skills and contribute to standardization.Comment: 6 pages, 2 figures, 1 tabl

Broadcasting in spin networks

Treball final de màster oficial fet en col·laboració amb Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), Universitat de Barcelona (UB) i Institut de Ciències Fotòniques (ICFO

La crisi com a excusa : les retallades a la universitat i la situació dels investigadors en fase inicial

L'últim any s'han pres diverses mesures a nivell universitari, català i estatal, que afecten tant el preu de l'educació pública com les condicions laborals dels seus treballadors. El col·lectiu d'investigadors en fase inicial, ja fortament travessat per la precarietat, n'és un dels afectats. En aquest article analitzem quatre d'aquestes mesures -relacionades amb la reducció salarial i l'encariment de taxes- que incideixen directament sobre aquest col·lectiu a Catalunya i, en concret, a la Universitat Autònoma de Barcelona, i presentem la resistència i resposta que s'ha generat des de l'Assemblea de Tercer Cicle d'aquesta universitat.Last year, several measures have been taken at the university, Catalan, and Spanish level affecting both the increase of the public education cost and the working conditions at university. The group of early stage researchers, already heavily traversed by precariousness, is one of those affected. In this paper we analize four of these measures-related to salary reduction and increase of fees-which have a direct impact on this group in Catalonia, particularly at the Universitat Autònoma de Barcelona (Autonomous University of Barcelona). We also present the resistance and response generated by the Assemblea de Tercer Cicle (the assembly of early stage researchers) at this university

Editar la Viquipèdia: punt de trobada de competències matemàtiques, lingüístiques i digitals

La comunicació és una de les dimensions o processos clau de l'àmbit matemàtic. És també un aspecte de les matemàtiques que permet establir fàcilment connexions amb altres àmbits, com el lingüístic o el digital. En aquest article exposem un projecte d'edició d'articles matemàtics de la Viquipèdia amb alumnes de tercer d'ESO. El projecte es vincula amb el currículumcompetencial dels àmbits matemàtic, lingüístic i digital. Fer que els alumnes esdevinguin editors de la Viquipèdia és, amés, una oportunitat per a la seva alfabetització digital. L'objectiu principal del projecte és elaborar un article enciclopèdic d'un conceptematemàtic utilitzant fonts d'informació fiables. S'ha implementat mitjançant quatre fases: presentació, avaluació d'articles de la Viquipèdia, elaboració de l'article i avaluació. Els alumnes han valorat positivament el fet d'haver reforçat el seu vocabulari específic de matemàtiques i de produir un resultat que sigui útil a la societat. A més, la Viquipèdia permet treballar íntegrament en la seva plataforma i interactuar amb la comunitat editora, tot rebent avaluacions i recomanacions d'experts externs al centre.Communication is one of the key dimensions or processes inmathematics. It is also an aspect of mathematics that allows for the easy establishment of connections with other areas, such as language and digital activities. In this article, we present a project to edit mathematical articles in Wikipediawith third-year secondary school students (14-15 years old). The project is linked tomathematical, linguistic and digital competences in the curriculum. Making the students become editors ofWikipedia is also an opportunity for their digital literacy. Themain objective of the project is to develop an encyclopaedic article on a mathematical concept, using reliable sources of information. It has been implemented through four phases: presentation, evaluation of Wikipedia articles, article preparation, and evaluation. Students valued the reinforcement of their specific vocabulary inmathematics and their product being useful to society. In addition, Wikipedia allowed themto complete all their work on its own platformand to interact with the editing community, receiving evaluations and recommendations from experts outside the school

Entanglement percolation in quantum complex networks

Quantum networks are essential to quantum information distributed applications, and communicating over them is a key challenge. Complex networks have rich and intriguing properties, which are as yet unexplored in the quantum setting. Here, we study the effect of entanglement percolation as a means to establish long-distance entanglement between arbitrary nodes of quantum complex networks. We develop a theory to analytically study random graphs with arbitrary degree distribution and give exact results for some models. Our findings are in good agreement with numerical simulations and show that the proposed quantum strategies enhance the percolation threshold substantially. Simulations also show a clear enhancement in small-world and other real-world networks

Growth of graph states in quantum networks

We propose a scheme to distribute graph states over quantum networks in the presence of noise in the channels and in the operations. The protocol can be implemented efficiently for large graph sates of arbitrary (complex) topology. We benchmark our scheme with two protocols where each connected component is prepared in a node belonging to the component and subsequently distributed via quantum repeaters to the remaining connected nodes. We show that the fidelity of the generated graphs can be written as the partition function of a classical Ising-type Hamiltonian. We give exact expressions of the fidelity of the linear cluster and results for its decay rate in random graphs with arbitrary (uncorrelated) degree distributions.Comment: 16 pages, 7 figure

Entanglement distribution in quantum complex networks

Aquesta tesi tracta l'estudi de xarxes quàntiques amb una estructura complexa, les implicacions que aquesta estructura té en la distribució d'entrellaçament i com el seu funcionament pot ser millorat mitjançant operacions en el règim quàntic. Primer considerem xarxes complexes d'estats bipartits, tant purs com mescla, i estudiem la distribució d'entrellaçament a llargues distàncies. Després passem a analitzar xarxes de canals sorollosos i estudiem la creació i distribució de grans estats multipartits. El treball contingut en aquesta tesi està motivat principalment per la idea que la interacció entre la informació quàntica i les xarxes complexes pot donar lloc a una nova comprensió i caracterització dels sistemes naturals. Les xarxes complexes tenen una importància particular en les infraestructures de comunicació, ja que la majoria de xarxes de telecomunicació tenen una estructura complexa. En el cas de xarxes quàntiques, que són el marc necessari per al processament distribuït d'informació i comunicació quàntica, és ben possible que en el futur adquireixin una topologia complexa semblant a la de les xarxes existents, o que fins i tot es desenvolupin mètodes per a utilitzar les infraestructures actuals en el règim quàntic. Una tasca central en les xarxes quàntiques és dissenyar estratègies per distribuir entrellaçament entre els seus nodes. En la primera part d'aquesta tesi, considerem la distribució d'entrellaçament bipartit com un procés de percolació d'entrellaçament en una xarxa complexa. Des d'aquest enfocament, s'estableix entrellaçament perfecte de manera probabilística entre dos nodes arbitraris. Veiem que, per a xarxes grans, la probabilitat d'aconseguir-ho és una constant estrictament major que zero (i independent de la mida de la xarxa) si la quantitat inicial d'entrellaçament està per sobre d'un cert valor crític. La mecànica quàntica ofereix aquí la possibilitat de canviar l'estructura de la xarxa sense necessitat d'establir nous canals "físics". Mitjançant una transformació local adequada de la xarxa, es pot disminuir l'entrellaçament crític i augmentar la probabilitat. Apliquem aquesta transformació a models de xarxes complexes amb una distribució de graus arbitrària. En el cas de xarxes sorolloses d'estats mescla, veiem que per algunes classes d'estat es pot utilitzar el mateix enfocament de percolació d'entrellaçament. Per a estats mescla generals considerem una percolació de llargada de camí limitada per la quantitat de soroll de les connexions. Veiem com les xarxes complexes ofereixen encara un gran avantatge en la probabilitat de connectar dos nodes. En la segona part, passem a l'escenari multipartit. Estudiem la creació i distribució d'estats graf amb una estructura que imita la de la xarxa de comuicació subjacent. En aquest cas, utilitzem una xarxa complexa arbitrària amb canals sorollosos, i considerem que les operacions i mesures són també sorolloses. Proposem un mètode eficient per a distribuir i purificar petits subgrafs, que després es fusionen per a reproduir l'estat desitjat. Comparem aquest enfocament amb dos protocols bipartits basats en un node central i coneixement complet de l'estructura de la xarxa. Mostrem que la fidelitat dels estats graf generats es pot escriure com la funció de partició d'un sistema desordenat de spins clàssics (un vidre de spins), i la seva taxa de decaïment és l'anàleg de l'energia lliure. Utilitzant els tres protocols en una xarxa unidimensional i en xarxes complexes veiem que són tots comparables, i que en alguns casos el protocol de subgrafs proposat, que necessita només informació local de la xarxa, té inclús un comportament millor.This thesis deals with the study of quantum networks with a complex structure, the implications this structure has in the distribution of entanglement and how their functioning can be enhanced by operating in the quantum regime. We first consider a complex network of bipartite states, both pure and mixed, and study the distribution of long-distance entanglement. Then, we move to a network with noisy channels and study the creation and distribution of large, multipartite states. The work contained in this thesis is primarily motivated by the idea that the interplay between quantum information and complex networks may give rise to a new understanding and characterization of natural systems. Complex networks are of particular importance in communication infrastructures, as most present telecommunication networks have a complex structure. In the case of quantum networks, which are the necessary framework for distributed quantum processing and for quantum communication, it is very plausible that in the future they acquire a complex topology resembling that of existing networks, or even that methods will be developed to use current infrastructures in the quantum regime. A central task in quantum networks is to devise strategies to distribute entanglement among its nodes. In the first part of this thesis, we consider the distribution of bipartite entanglement as an entanglement percolation process in a complex network. Within this approach, perfect entanglement is established probabilistically between two arbitrary nodes. We see that for large networks, the probability of doing so is a constant strictly greater than zero (and independent of the size of the network) if the initial amount of entanglement is above a certain critical value. Quantum mechanics offer here the possibility to change the structure of the network without need to establish new, "physical" channels. By a proper local transformation of the network, the critical entanglement can be decreased and the probability increased. We apply this transformation to complex network models with arbitrary degree distribution. In the case of a noisy network of mixed states, we see that for some classes of states, the same approach of entanglement percolation can be used. For general mixed states, we consider a limited-path-length entanglement percolation constrained by the amount of noise in the connections. We see how complex networks still offer a great advantage in the probability of connecting two nodes. In the second part, we move to the multipartite scenario. We study the creation and distribution of graph states with a structure that mimic the underlying communication network. In this case, we use an arbitrary complex network of noisy channels, and consider that operations and measurements are also noisy. We propose an efficient scheme to distribute and purify small subgraphs, which are then merged to reproduce the desired state. We compare this approach with two bipartite protocols that rely on a central station and full knowledge of the network structure. We show that the fidelity of the generated graphs can be written as the partition function of a classical disordered spin system (a spin glass), and its decay rate is the analog of the free energy. Applying the three protocols to a one-dimensional network and to complex networks, we see that they are all comparable, and in some cases the proposed subgraph protocol, which needs only local information of the network, performs even better

ViquiEDU: involucrant a l’alumnat dels Graus d’Educació en la creació de continguts educatius en obert a Viquipèdia

Projecte: 2018PID-UB/035L’objectiu ha estat afavorir que l’alumnat assoleixi els coneixements i les competències necessàries per participar activament en la creació i millora de continguts digitals educatius en obert a la Viquipèdia. Durant el curs 2018-2019 s’ha implementat en tres grups de Sociologia de l’Educació del Grau d’Educació Social i un grup de Pedagogia Social del Grau de Pedagogia. Les activitats portades a terme han estat: 1) sessió d’assessorament tècnic a cada grup per part de membres de l’Amical Wikimedia; 2) sessions de treball a l’aula per a l’elaboració dels articles amb l’assessorament de les professores, incloent debats oberts sobre la fiabilitat i la rigorositat dels continguts digitals; 3) tutories de seguiment per garantir la qualitat del continguts dels articles; 4) seguiment online del desenvolupament del articles pels membres de l’Amical Wikimedia; 5) qüestionari d’autoavaluació (escala de Likert 1-5) dirigit a l’alumnat sobre els coneixements i les competències assolides al llarg del projecte. Alguns del resultats principals en el rang 4-5 (conformitat màxima) han estat, el 35% per “He millorat el meu enteniment sobre la diferència en l'estil d'escriptura entre un text basat en evidències i un text basat en opinions”, el 53% per “He millorat el meu coneixement sobre la fiabilitat de les fonts disponibles” i el 40% en “He millorat les meves habilitats de col·laborar amb els companys/les companyes en el desenvolupament dels continguts”2018PID-UB/035. Programa RIMDA, Recerca, Innovació i Millora de la Docència i l'Aprenentatge. Universitat de Barcelon