Faster quantum mixing for slowly evolving sequences of Markov chains

Markov chain methods are remarkably successful in computational physics, machine learning, and combinatorial optimization. The cost of such methods often reduces to the mixing time, i.e., the time required to reach the steady state of the Markov chain, which scales as $\delta^{-1}$, the inverse of the spectral gap. It has long been conjectured that quantum computers offer nearly generic quadratic improvements for mixing problems. However, except in special cases, quantum algorithms achieve a run-time of $\mathcal{O}(\sqrt{\delta^{-1}} \sqrt{N})$, which introduces a costly dependence on the Markov chain size $N,$ not present in the classical case. Here, we re-address the problem of mixing of Markov chains when these form a slowly evolving sequence. This setting is akin to the simulated annealing setting and is commonly encountered in physics, material sciences and machine learning. We provide a quantum memory-efficient algorithm with a run-time of $\mathcal{O}(\sqrt{\delta^{-1}} \sqrt[4]{N})$, neglecting logarithmic terms, which is an important improvement for large state spaces. Moreover, our algorithms output quantum encodings of distributions, which has advantages over classical outputs. Finally, we discuss the run-time bounds of mixing algorithms and show that, under certain assumptions, our algorithms are optimal.Comment: 20 pages, 2 figure

Building the ideal undergraduate operations management curriculum : a survey of employers

Includes bibliographical references.The needs of the business community are always changing. The goal of this study is to determine what those needs are and develop a curriculum that satisfies to those needs. To gather the information needed, we created an online survey and asked employers of operations management and information systems majors to complete the survey. The survey consisted of questions about their company, education and the importance of different courses. Many of the courses the business community felt were important were courses that had a combination of OM and IS. To meet the business communities needs we suggest that NIU develop a course in business forecasting and offer a separate course on project management. These changes will help keep the curriculum relevant so that employers desire NIU graduates.B.S. (Bachelor of Science

Miopatie mitocondriali e stress ossidativo. Uno studio in doppio cieco e cross over con un integratore donatore di cisteina.

Introduzione. Le miopatie mitocondriali (MM) sono patologie ereditarie o sporadiche, caratterizzate da alterazione della catena respiratoria del mitocondrio. Il trattamento di questo gruppo di malattie non è attualmente ben definito. L’alterato funzionamento della fosforilazione ossidativa ha come conseguenze un deficit energetico, incremento dei livelli di acido lattico sia a riposo che durante l’esercizio fisico, e aumentata produzione di radicali liberi dell’ossigeno. Sono ben noti gli stretti rapporti a “feedback” positivo che intercorrono fra disfunzione mitocondriale e stress ossidativo; questo circolo vizioso potrebbe rappresentare un fattore di progressione nelle MM. A tale proposito, è stata dimostrata una riduzione dei livelli di glutatione (GSH), molecola antiossidante, nei muscoli scheletrici di pazienti affetti da malattie mitocondriali. La disponibilità intracellulare di cisteina sembra essere un importante fattore limitante la sintesi del GSH. Sulla base di tali osservazioni, l’utilizzo di preparati donatori di cisteina potrebbe avere valenza terapeutica. Obiettivi. Obiettivi del presente studio sono: confermare l’ipotesi dello stress ossidativo nelle MM, anche in relazione alle condizioni cliniche dei pazienti; verificare l’efficacia, in termini di forza muscolare e qualità della vita, di un integratore proteico donatore di cisteina; valutare l’attività antiossidante di tale integratore nelle MM. Disegno dello studio. È stato effettuato uno studio clinico in doppio cieco e cross-over. Sono stati arruolati tredici pazienti affetti da MM (di cui undici hanno portato a termine lo studio), trattati con 10 g al giorno di integratore o placebo (caseina) per 30 giorni. Dopo il primo mese di terapia, i due gruppi sono stati invertiti per i 30 giorni successivi. All’inizio, dopo il primo e dopo il secondo mese sono state effettuate le seguenti valutazioni: scala Medical Research Council (forza muscolare), questionario sulla qualità della vita (SF-36), determinazione ematica dell’acido lattico e dei parametri relativi all’equilibrio proossidanti (prodotti di ossidazione avanzata delle proteine)/antiossidanti (GSH, attività ferro riducente plasmatica), AST, ALT, creatinina (per escludere l’esistenza di controindicazioni all’integratore). Otto degli undici pazienti sono stati inoltre sottoposti a test da sforzo aerobico incrementale su cicloergometro (con determinazione dell’acido lattico e dei parametri già citati di stress ossidativo), durante ognuna delle tre visite. Risultati. È stata osservata una correlazione statisticamente significativa fra i parametri di stress ossidativo e le condizioni cliniche basali dei soggetti in studio. L’integratore proteico utilizzato non ha avuto un significativo effetto su forza muscolare e qualità della vita, ma ha significativamente ridotto i livelli di stress ossidativo. Conclusione. In base alle nostre osservazioni, l’ipotesi dello stress ossidativo nelle MM sembra confermata, così come l’attività antiossidante dell’integratore utilizzato. Il fatto che questo non si sia tradotto in un miglioramento clinico apprezzabile può essere dovuto alla breve durata dello studio, anche in considerazione della cronicità e della lenta evolutività di queste malattie. Il circolo vizioso fra disfunzione mitocondriale e stress ossidativo può essere un promettente bersaglio per futuri trattamenti

Sviluppo ed ottimizzazione delle logiche di gestione delle ridondanze in un moderno Flight Control System Fly by Wire

L'impianto aeronautico, Flight Control System Fly by Wire, è sofisticato in quanto i requisiti di sicurezza impongono l'adozione di architetture ridondate per generare un sistema robusto. Al suo interno è presente il sistema dati aria che permette di determinare i parametri di volo, quali quota, numero di Mach di volo e angoli di assetto, mediante l'utilizzo delle misure, sul flusso locale, fornite dai sensori. Nella presente tesi prendendo come riferimento il sistema dati aria, costituito da quattro sensori, oggetto di studio presso il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale di Pisa, si illustra i modelli e i metodi sviluppati, atti all'individuazione di possibili avarie e al consolidamento delle variabili di uscita, nell'ambito della gestione dei dati sulla ricostruzione degli angoli di assetto. Per lo sviluppo di tali modelli sono state sviluppate architetture basate su logiche tradizionali, reti neurali e fuzzy logic

Complexity Science in Human Change: Research, Models, Clinical Applications

Complexity and entropy prevail in human behavior and social interaction because the systems underlying behavior and interaction are, without a doubt, highly complex [...

Flexible resources for quantum metrology

Quantum metrology offers a quadratic advantage over classical approaches to parameter estimation problems by utilizing entanglement and nonclassicality. However, the hurdle of actually implementing the necessary quantum probe states and measurements, which vary drastically for different metrological scenarios, is usually not taken into account. We show that for a wide range of tasks in metrology, 2D cluster states (a particular family of states useful for measurement-based quantum computation) can serve as flexible resources that allow one to efficiently prepare any required state for sensing, and perform appropriate (entangled) measurements using only single qubit operations. Crucially, the overhead in the number of qubits is less than quadratic, thus preserving the quantum scaling advantage. This is ensured by using a compression to a logarithmically sized space that contains all relevant information for sensing. We specifically demonstrate how our method can be used to obtain optimal scaling for phase and frequency estimation in local estimation problems, as well as for the Bayesian equivalents with Gaussian priors of varying widths. Furthermore, we show that in the paradigmatic case of local phase estimation 1D cluster states are sufficient for optimal state preparation and measurement.Comment: 9+18 pages, many figure

Antonio Cánovas del Castillo, discusso artefice della Restauración

Antonio Cánovas del Castillo è stato l'uomo più importante di Spagna degli ultimi trent'anni dell'Ottocento. In clima di instabilità politica e sociale, di guerre intestine, il politico riuscì a riportare pace facendo tornare sul trono spagnolo i Borboni ed iniziando a governare alla maniera europea: con due partiti turnanti che si alternavano al potere. Il Re doveva nominare il capo di governo che avrebbe indetto le elezioni che lo avrebbero visto vincere, sviluppando quel clientelismo (caciquismo) che avrebbe costituito il punto cardine della critica verso il politico e la sua epoca. Come ogni grande uomo che si rispetti la sua opera è fatta di luci ed ombre. Già tra gli stessi contemporanei, letterati affermati, ci fu chi scrisse lodi a suo favore, ma anche pesanti critiche. Il lavoro si propone di analizzare le voci di chi lo conobbe, ma anche di chi era bambino quando Cánovas era al governo; questi uomini, la futura generazione del '98, costituiranno la critiche più feroce nei confronti del politico, poiché rappresentava secondo loro tutto ciò che di corrotto era presente nella politica del periodo

Multiphase flow modeling and numerical simulation of pyroclastic density currents

Pyroclastic density currents are hot and high-density mixtures of gas and particles of different sizes which can be originated during explosive volcanic events by the fragmentation of a viscous magma. The dynamics of these currents are not fully understood and their complexity is deeply related with their multiphase nature, since the particle concentration infuences some key aspect of current propagation (e.g, traveling speed, turbulent mixing with the atmosphere, sole erosion). Moreover, the pyroclastic density currents are among the most destructive phenomena associated with volcanic eruptions and so the problem is important not only from a pure scientic point of view, but has relevant consequences for the assessment of their related hazard. In last decades these currents have been studied adopting a continuum description. In some of the proposed models a pyroclastic density current is modeled as a single homogeneous fluid, simplifying the effects of dispersed particles. A different approach treats the particles as different fluid phases, for which the transport equations are closed with semi-empirical relations, in particular for solid stress tensor and transport coefficients. An alternative approach, which has been developed to describe particulate systems, adopts the formalism of the kinetic theory and statistical mechanics to describe the interaction between solid particles instead of molecules. Such models are widely used in dierent disciplinary fields, especially in the engineering context, but their application to geophysics is not consolidated. A relevant part of this thesis is dedicated to a review of the derivation of the equations for solid phases using the kinetic theory of granular flows. Starting from the Liouville equation, we examine the effectiveness of the assumptions necessary to obtain the transport equation and which define the range of applicability of the model. The main goal of this thesis is to investigate the effects of the particle concentration and stratification on current dynamics, by means of numerical simulations performed adopting a kinetic-theory-based model. We study the effect of a kinetic-based model for solids on the current propagation and compare them with semi-empirical models. Finally, complex modeling tools are used to test and validate simplifed simulation tools, not too computationally demanding, as requested for probabilistic studies of pyroclastic density hazard assessment in active volcanic regions. In this thesis we analyze an integral model for pyroclastic density currents, which considers the gravity current as homogeneous preudo-fluids in hydrostatic equilibrium whith external ambient and does not consider the multiphase nature of particulate flows. Since it represents an over-simplication of gravity currents, we investigate its range of applicability and calibrate it against numerical simulation obtained with the newly developed multiphase flow model, that describes the current dynamics with more accuracy and can predict non-equilibrium phenomena, such as gas-particle decoupling and current stratication, which can play a fundamental role on current propagation