Electromechanical Quantum Simulators

Digital quantum simulators are among the most appealing applications of a quantum computer. Here we propose a universal, scalable, and integrated quantum computing platform based on tunable nonlinear electromechanical nano-oscillators. It is shown that very high operational fidelities for single and two qubits gates can be achieved in a minimal architecture, where qubits are encoded in the anharmonic vibrational modes of mechanical nanoresonators, whose effective coupling is mediated by virtual fluctuations of an intermediate superconducting artificial atom. An effective scheme to induce large single-phonon nonlinearities in nano-electromechanical devices is explicitly discussed, thus opening the route to experimental investigation in this direction. Finally, we explicitly show the very high fidelities that can be reached for the digital quantum simulation of model Hamiltonians, by using realistic experimental parameters in state-of-the art devices, and considering the transverse field Ising model as a paradigmatic example.Comment: 14 pages, 8 figure

Caracterización de desbordes del río Pilcomayo entre Villamontes y Misión La Paz

Tesis (MCI Mención Recursos Hídricos)--FCEFN-UNC, 2015Presenta el estudio de los desbordes del río Pilcomayo, esto comprende determinar las áreas afectadas y su velocidad de avance, caudales para que se activen los desbordes, asi como estimar el volúmen del agua que pierde el sistema entre Villamontes y Misión La Paz y encontrar una forma simplificada del hidrograma de pérdida

Caracterización Hidráulica de los Procesos de Crecida del Río Pilcomayo en la Cuenca Baja Superior

Tesis (DCI)--FCEFN-UNC, 2017El río Pilcomayo es un río tri-Nacional compartido entre los países Bolivia, Paraguay y Argentina. Es un río no típico y no regulado, con caudales que en crecida alcanzan 28 veces el caudal módulo, elevadas tasas de transporte de sedimentos y troncos, elevada sedimentación y procesos activos de colmatación. Como consecuencia es un río de difícil acceso en crecidas y del que se conoce menos que otros ríos de la cuenca del Plata como el Bermejo, Paraná y Uruguay. Este río internacional posee un acuerdo de distribución de aguas entre Argentina y Paraguay, pero no posee tratados o acuerdos de distribución de aguas que incluyan a Bolivia, país que se encuentra aguas arriba. El acuerdo entre Argentina y Paraguay de 1992 contempla la partición “equitativa” de aguas a partir del sistema distribuidor denominado “Embocadura”, pero no contempla las aguas que escurren a estos países como consecuencia de los desbordes naturales aguas arriba. El objetivo de esta tesis es mejorar el conocimiento del Río Pilcomayo y sus distribuciones naturales de caudales entre los tres países, cuantificar los caudales provenientes de Bolivia hacia aguas abajo y los ingresantes a Argentina aguas arriba de Misión La Paz. Esta tesis pretende aportar bases técnicas para un futuro tratado de distribución de aguas tripartita entre Argentina, Paraguay y Bolivia. Se cuenta con el antecedente de la tesis de maestría “Caracterización de desbordes del Río Pilcomayo entre Villamontes y Misión La Paz” (Testa Tacchino, 2015) en la que se presentan herramientas técnicas unidimensionales para el análisis de la crecida del año 2013. En la presente tesis se estudian las crecidas del año 2014 y 2015 y se aporta una modelación hidráulica bidimensional de la zona de desbordes “El Chañaral”, el principal desborde en el tramo entre VM y MLP. Para abordar los estudios se cuenta con la estación de aforos Villamontes, Bolivia (VM) que nos permite la cuantificación de aportes líquidos y sólidos desde Bolivia que ingresan a Argentina/Paraguay y la estación de aforos de Misión La Paz, Argentina (MLP) que nos brinda una estimación de los caudales vertidos por desbordes y los caudales que continúan por el cauce hacia la “Embocadura”. Esta información integrada a productos de satélite y en comparación con información de crecidas anteriores permite registrar información valiosa sobre los caudales que abandonan el cauce del Río Pilcomayo y fundamental para estimar la distribución de caudales entre países. Esta información ha sido volcada en una metodología desarrollada inicialmente en Testa (2015) que en esta tesis se valida y profundiza. La modelación hidráulica bidimensional permite, en base al estado del conocimiento topobatimétrico de la zona, estimar la distribución de caudales para los desbordes estudiados, “El Chañaral” y “La Garrapata”

Quantum hardware simulating four-dimensional inelastic neutron scattering

Magnetic molecules, modelled as finite-size spin systems, are test-beds for quantum phenomena and could constitute key elements in future spintronics devices, long-lasting nanoscale memories or noise-resilient quantum computing platforms. Inelastic neutron scattering is the technique of choice to probe them, characterizing molecular eigenstates on atomic scales. However, although large magnetic molecules can be controllably synthesized, simulating their dynamics and interpreting spectroscopic measurements is challenging because of the exponential scaling of the required resources on a classical computer. Here, we show that quantum computers have the potential to efficiently extract dynamical correlations and the associated magnetic neutron cross-section by simulating prototypical spin systems on a quantum hardware. We identify the main gate errors and show the potential scalability of our approach. The synergy between developments in neutron scattering and quantum processors will help design spin clusters for future applications

The hidden information in patient-reported outcomes and clinician-assessed outcomes: multiple sclerosis as a proof of concept of a machine learning approach

Machine learning (ML) applied to patient-reported (PROs) and clinical-assessed outcomes (CAOs) could favour a more predictive and personalized medicine. Our aim was to confirm the important role of applying ML to PROs and CAOs of people with relapsing-remitting (RR) and secondary progressive (SP) form of multiple sclerosis (MS), to promptly identifying information useful to predict disease progression. For our analysis, a dataset of 3398 evaluations from 810 persons with MS (PwMS) was adopted. Three steps were provided: course classification; extraction of the most relevant predictors at the next time point; prediction if the patient will experience the transition from RR to SP at the next time point. The Current Course Assignment (CCA) step correctly assigned the current MS course with an accuracy of about 86.0%. The MS course at the next time point can be predicted using the predictors selected in CCA. PROs/CAOs Evolution Prediction (PEP) followed by Future Course Assignment (FCA) was able to foresee the course at the next time point with an accuracy of 82.6%. Our results suggest that PROs and CAOs could help the clinician decision-making in their practice

The second law and beyond in microscopic quantum setups

The Clausius inequality (CI) is one of the most versatile forms of the second law. Although it was originally conceived for macroscopic steam engines, it is also applicable to quantum single particle machines. Moreover, the CI is the main connecting thread between classical microscopic thermodynamics and nanoscopic quantum thermodynamics. In this chapter, we study three different approaches for obtaining the CI. Each approach shows different aspects of the CI. The goals of this chapter are: (i) To show the exact assumptions made in various derivations of the CI. (ii) To elucidate the structure of the second law and its origin. (iii) To discuss the possibilities each approach offers for finding additional second-law like inequalities. (iv) To pose challenges related to the second law in nanoscopic setups. In particular, we introduce and briefly discuss the notions of exotic heat machines (X machines), and "lazy demons".Comment: As a chapter of: F. Binder, L. A. Correa, C. Gogolin, J. Anders, and G. Adesso (eds.), "Thermodynamics in the quantum regime - Recent Progress and Outlook", (Springer International Publishing). v1 does not include references to other book chapter