From antiferromagnetism to d-wave superconductivity in the 2D t-J model

We have found that the two dimensional t-J model, for the physical parameter range J/t = 0.4 reproduces the main experimental qualitative features of High-Tc copper oxide superconductors: d-wave superconducting correlations are strongly enhanced upon small doping and clear evidence of off diagonal long range order is found at the optimal doping \delta ~ 0.15. On the other hand antiferromagnetic long range order, clearly present at zero hole doping, is suppressed at small hole density with clear absence of antiferromagnetism at \delta >~ 0.1.Comment: 4 pages, 5 figure

Exact bounds on the ground-state energy of the infinite-U Hubbard model

We give upper and lower bounds for the ground-state energy of the infinite-U Hubbard model. In two dimensions, using these bounds we are able to rule out the possibility of phase separation between the undoped-insulating state and an hole-rich state.Comment: 2 pages, 1 figure, to appear in Phys. Rev.

Electron-phonon coupling and electron self-energy in electron-doped graphene: calculation of angular resolved photoemission spectra

We obtain analytical expressions for the electron self-energy and the electron-phonon coupling in electron-doped graphene using electron-phonon matrix elements extracted from density functional theory simulations. From the electron self-energies we calculate angle resolved photoemission spectra. We demonstrate that the measured kink at $\approx -0.2$ eV from the Fermi level is actually composed of two features, one at $\approx -0.195$ eV due to the twofold degenerate E$_{2g}$ mode, and a second one at $\approx -0.16$ eV due to the A$_{1}^{'}$ mode. The electron-phonon coupling extracted from the kink observed in ARPES experiments is roughly a factor of 5.5 larger than the calculated one. This disagreement can only be partially reconciled by the inclusion of resolution effects. Indeed we show that a finite resolution increases the apparent electron-phonon coupling by underestimating the renormalization of the electron velocity at energies larger than the kinks positions. The discrepancy between theory and experiments is thus reduced to a factor of $\approx$ 2.2. From the linewidth of the calculated ARPES spectra we obtain the electron relaxation time. A comparison with available experimental data in graphene shows that the electron relaxation time detected in ARPES is almost two orders of magnitudes smaller than what measured by other experimental techniques.Comment: 9 pages, 7 figures, see also Matteo Calandra and Francesco Mauri, arXiv:0707.149

Function Maximization with Dynamic Quantum Search

Finding the maximum value of a function in a dynamic model plays an important role in many application settings, including discrete optimization in the presence of hard constraints. We present an iterative quantum algorithm for finding the maximum value of a function in which prior search results update the acceptable response. Our approach is based on quantum search and utilizes a dynamic oracle function to mark items in a specified input set. As a realization of function optimization, we verify the correctness of the algorithm using numerical simulations of quantum circuits for the Knapsack problem. Our simulations make use of an explicit oracle function based on arithmetic operations and a comparator subroutine, and we verify these implementations using numerical simulations up to 30 qubits.Comment: 10 pages, 2 figures, submitted to Workshop on Quantum technology and Optimization Problems; You don't have to see the whole staircase, just take the first step. Martin Luther King, J

RAPPORTO ENERGIA 2015 Monitoraggio sull’energia in Sicilia

Il Rapporto energia, curato dall'Osservatorio regionale, anche quest’anno ci consente di fare il punto sui fatti salienti che riguardano l’energia in Sicilia. Il contributo siciliano al raggiungimento degli obiettivi europei passa attraverso una serie di opportunità che se colte consentiranno di pervenire sicuramente ai risultati indicati. In Sicilia, nel primo semestre del 2015, si registra una forte contrazione delle esportazioni ascrivibile prevalentemente al settore dei prodotti petroliferi raffinati (-18,5%) che rappresentano quasi i tre quinti delle esportazioni totali regionali, incidendo in modo pesante sul PIL siciliano. L’export petrolifero è diminuito in termini nominali a causa della discesa dei prezzi del settore sui mercati internazionali e si è ridotto l’export dei prodotti raffinati verso i paesi dell’area dell’euro (-40,8%) e verso il continente africano (-37%). Abbiamo registrato, nei pozzi siciliani, un leggero incremento nelle estrazioni di greggio con un’incidenza del 20% sul quantitativo prodotto in Italia, considerando anche le coltivazioni offshore. La copertura del fabbisogno di gas naturale, nell’isola, continua ad essere alimentata dalle importazioni, tuttavia è da sottolineare una forte riduzione di gas importato nel periodo compreso tra il 2012 e il 2014, rispettivamente, da 27 milioni di metri cubi di gas importato a 13 milioni di metri cubi con una contrazione in percentuale del 51,8 %. In Sicilia si continua a consumare circa 4 milioni di metri cubi di gas naturale, di cui il 60% è utilizzato per la produzione di energia elettrica mentre la restante parte per gli usi finali negli altri settori. Continua il decremento nei consumi di energia elettrica in contrazione in tutti i settori a seguito di una diminuzione della domanda, verosimilmente legata alla persistente crisi economica. La potenza netta di energia elettrica installata in Sicilia è di 9.200 MW di cui ben 5.439 in centrali termoelettriche, 1.743 in impianti eolici, 1.294 in fotovoltaici e 722 in idroelettrici. La produzione è di 22.536 GWh di cui 17.249 da centrali termoelettriche, 2.922 da fonte eolica, 1.893 da fonte fotovoltaica e 471 da fonte idroelettrica. I consumi sono stati di 19.790 GWh con un saldo in uscita di 1.492 GWh. Anche quest’anno la Sicilia gioca il ruolo di esportatrice netta di energia elettrica. Poiché il 21,5 % di energia rinnovabile immessa in rete non è programmabile, essa, non coincide con le specifiche richieste dei consumatori. Per tale ragione il sistema deve essere gestito in esportazione con le centrali termoelettriche sempre accese e con costi di gestione rilevanti. Tali circostanze richiedono consistenti opere di rinforzo della rete e l’interconnessione al Continente. La produzione da fonti energetiche rinnovabili mostra un leggero incremento rispetto al 2013 passando da 5.127,9 GWh a 5.221,3GWh. Sulle rinnovabili nel 2015 si registra un forte interesse per le tecnologie correlate al solare termodinamico. Con l’approvazione del Decreto 11 maggio 2015 del Ministero dello Sviluppo economico, il GSE e l’Enea hanno fornito i primi dati che concorrono alla verifica del grado di raggiungimento degli obiettivi regionali di consumo di energia da fonti rinnovabili, fissati dal DM 15/3/2012 cosiddetto "burden sharing", alla Regione Siciliana, com’è noto, è stato attribuito un obiettivo finale pari al 15,9% (al 2020) di consumo da fonti energetiche rinnovabili sul consumo finale lordo, obiettivo, che dovrà essere raggiunto passando da obiettivi intermedi: 7,0 % al 2012, 8,8% al 2014, 10,8% al 2016 e 13,1% al 2018. Dalle analisi effettuate risulta che l’obiettivo intermedio del 7% al 2012 è stato raggiunto, rilevandosi una percentuale del 9,6 %. Ciò nonostante, da una lettura più attenta, si evince che la Sicilia ha la minor crescita di energia da fonti rinnovabili rispetto alle altre regioni. Infatti confrontando i dati con le altre regioni, la Sicilia si colloca al quartultimo posto, molto al di sotto della media nazionale. Tale rallentamento risulta particolarmente evidente nel periodo 2012-2014 per via delle modifiche che hanno interessato i sistemi di incentivazione nazionali sulle tecnologie rinnovabili per la produzione di energia elettrica e dei numerosi interventi regionali in materia

Non-destructive distinction between geogenic and anthropogenic calcite by Raman spectroscopy combined with machine learning workflow

Here, we demonstrate, for the first time, the possibility of distinguishing between geogenic and anthropogenic calcite in a non-destructive and effective way. Geogenic calcite derives from natural sedimentary and metamorphic rocks whereas anthropogenic calcite is formed artificially due to the carbonation process in mortars and plaster lime binders. Currently, their distinction is a major unaddressed issue although it is crucial across several fields such as 14C dating of historical mortars to avoid contamination with carbonate aggregates, investigating the origins of pigments, and studying the origins of sediments, to name a few. In this paper, we address this unmet need combining high-resolution micro-Raman spectroscopy with data mining and machine learning methods. This approach provides an effective means of obtaining robust and representative Raman datasets from which samples’ origins can be effectively deduced; moreover, a distinction between sedimentary and metamorphic calcite has been also highlighted. The samples, chemically identical, exhibit systematic and reliable differences in Raman band positions, band shape and intensity, which are likely related to the degree of structural order and polarization effects

Hole-depletion of ladders in Sr14_{14}Cu24_{24}O41_{41} induced by correlation effects

The hole distribution in Sr$_{14}$Cu$_{24}$O$_{41}$ is studied by low temperature polarization dependent O K Near-Edge X-ray Absorption Fine Structure measurements and state of the art electronic structure calculations that include core-hole and correlation effects in a mean-field approach. Contrary to all previous analysis, based on semi-empirical models, we show that correlations and antiferromagnetic ordering favor the strong chain hole-attraction. For the remaining small number of holes accommodated on ladders, leg-sites are preferred to rung-sites. The small hole affinity of rung-sites explains naturally the 1D - 2D cross-over in the phase diagram of (La,Y,Sr,Ca)$_{14}$Cu$_{24}$O$_{41}$Comment: 6 pages, 8 figure

Thermodynamic stabilities of ternary metal borides: An ab initio guide for synthesizing layered superconductors

Density functional theory calculations have been used to identify stable layered Li-$M$-B crystal structure phases derived from a recently proposed binary metal-sandwich (MS) lithium monoboride superconductor. We show that the MS lithium monoboride gains in stability when alloyed with electron-rich metal diborides; the resulting ordered Li$_{2(1-x)}M_x$B$_2$ ternary phases may form under normal synthesis conditions in a wide concentration range of $x$ for a number of group-III-V metals $M$. In an effort to pre-select compounds with the strongest electron-phonon coupling we examine the softening of the in-plane boron phonon mode at $\Gamma$ in a large class of metal borides. Our results reveal interesting general trends for the frequency of the in-plane boron phonon modes as a function of the boron-boron bond length and the valence of the metal. One of the candidates with a promise to be an MgB$_2$-type superconductor, Li$_2$AlB$_4$, has been examined in more detail: according to our {\it ab initio} calculations of the phonon dispersion and the electron-phonon coupling $\lambda$, the compound should have a critical temperature of $\sim4$ K.Comment: 10 pages, 9 figures, submitted to PR