Measuring molecular electric dipoles using trapped atomic ions and ultrafast laser pulses

We study a hybrid quantum system composed of an ion and an electric dipole. We show how a trapped ion can be used to measure the small electric field generated by a classical dipole. We discuss the application of this scheme to measure the electric dipole moment of cold polar molecules, whose internal state can be controlled with ultrafast laser pulses, by trapping them in the vicinity of a trapped ion.Comment: 13 pages, 6 figures. Substantially modified version, with 4 new appendices; matches published versio

Collective modes of a trapped ion-dipole system

We study a simple model consisting of an atomic ion and a polar molecule trapped in a single setup, taking into consideration their electrostatic interaction. We determine analytically their collective modes of excitation as a function of their masses, trapping frequencies, distance, and the molecule's electric dipole moment. We then discuss the application of these collective excitations to cool molecules, to entangle molecules and ions, and to realize two-qubit gates between them. We finally present a numerical analysis of the possibility of applying these tools to study magnetically ordered phases of two-dimensional arrays of polar molecules, a setup proposed to quantum-simulate some strongly-correlated models of condensed matter.Comment: v2: 13 pages, 8 figures (from 10 figure files). Matches published version in Appl. Phys. B, special issue "Wolfgang Paul 100

Lògica Fuzzy

Treballs Finals de Grau de Matemàtiques, Facultat de Matemàtiques, Universitat de Barcelona, Any: 2015, Director: Joan Gispert BrasFuzzy logic is a logic that studies the vague reasoning. In this work we introduce fuzzy logic and we develop it as multivalued logic. We choose to build semantically and syntactically the MTL logic, the most basic of fuzzy logics, and prove the most important completeness theorems

Phase Stabilization of a Frequency Comb using Multipulse Quantum Interferometry

From the interaction between a frequency comb and an atomic qubit, we derive quantum protocols for the determination of the carrier-envelope offset phase, using the qubit coherence as a reference, and without the need of frequency doubling or an octave spanning comb. Compared with a trivial interference protocol, the multipulse protocol results in a polynomial enhancement of the sensitivity O(N^{-2}) with the number N of laser pulses involved. We present specializations of the protocols using optical or hyperfine qubits, Lambda-schemes and Raman transitions, and introduce methods where the reference is another phase-stable cw-laser or frequency comb

On the intelligent management of sepsis in the intensive care unit

The management of the Intensive Care Unit (ICU) in a hospital has its own, very specific requirements that involve, amongst others, issues of risk-adjusted mortality and average length of stay; nurse turnover and communication with physicians; technical quality of care; the ability to meet patient's family needs; and avoid medical error due rapidly changing circumstances and work overload. In the end, good ICU management should lead to an improvement in patient outcomes. Decision making at the ICU environment is a real-time challenge that works according to very tight guidelines, which relate to often complex and sensitive research ethics issues. Clinicians in this context must act upon as much available information as possible, and could therefore, in general, benefit from at least partially automated computer-based decision support based on qualitative and quantitative information. Those taking executive decisions at ICUs will require methods that are not only reliable, but also, and this is a key issue, readily interpretable. Otherwise, any decision tool, regardless its sophistication and accuracy, risks being rendered useless. This thesis addresses this through the design and development of computer based decision making tools to assist clinicians at the ICU. It focuses on one of the main problems that they must face: the management of the Sepsis pathology. Sepsis is one of the main causes of death for non-coronary ICU patients. Its mortality rate can reach almost up to one out of two patients for septic shock, its most acute manifestation. It is a transversal condition affecting people of all ages. Surprisingly, its definition has only been standardized two decades ago as a systemic inflammatory response syndrome with confirmed infection. The research reported in this document deals with the problem of Sepsis data analysis in general and, more specifically, with the problem of survival prediction for patients affected with Severe Sepsis. The tools at the core of the investigated data analysis procedures stem from the fields of multivariate and algebraic statistics, algebraic geometry, machine learning and computational intelligence. Beyond data analysis itself, the current thesis makes contributions from a clinical point of view, as it provides substantial evidence to the debate about the impact of the preadmission use of statin drugs in the ICU outcome. It also sheds light into the dependence between Septic Shock and Multi Organic Dysfunction Syndrome. Moreover, it defines a latent set of Sepsis descriptors to be used as prognostic factors for the prediction of mortality and achieves an improvement on predictive capability over indicators currently in use.La gestió d'una Unitat de Cures Intensives (UCI) hospitalària presenta uns requisits força específics incloent, entre altres, la disminució de la taxa de mortalitat, la durada de l'ingrès, la rotació d'infermeres i la comunicació entre metges amb al finalitad de donar una atenció de qualitat atenent als requisits tant dels malalts com dels familiars. També és força important controlar i minimitzar els error mèdics deguts a canvis sobtats i a la presa ràpida de deicisions assistencials. Al cap i a la fi, la bona gestió de la UCI hauria de resultar en una reducció de la mortalitat i durada d'estada. La presa de decisions en un entorn de crítics suposa un repte de presa de decisions en temps real d'acord a unes guies clíniques molt restrictives i que, pel que fa a la recerca, poden resultar en problemes ètics força sensibles i complexos. Per tant, el personal sanitari que ha de prendre decisions sobre la gestió de malalts crítics no només requereix eines de suport a la decisió que siguin fiables sinó que, a més a més, han de ser interpretables. Altrament qualsevol eina de decisió que no presenti aquests trets no és considerarà d'utilitat clínica. Aquesta tesi doctoral adreça aquests requisits mitjançant el desenvolupament d'eines de suport a la decisió per als intensivistes i es focalitza en un dels principals problemes als que s'han denfrontar: el maneig del malalt sèptic. La Sèpsia és una de les principals causes de mortalitats a les UCIS no-coronàries i la seva taxa de mortalitat pot arribar fins a la meitat dels malalts amb xoc sèptic, la seva manifestació més severa. La Sèpsia és un síndrome transversal, que afecta a persones de totes les edats. Sorprenentment, la seva definició ha estat estandaritzada, fa només vint anys, com a la resposta inflamatòria sistèmica a una infecció corfimada. La recerca presentada en aquest document fa referència a l'anàlisi de dades de la Sèpsia en general i, de forma més específica, al problema de la predicció de la supervivència de malalts afectats amb Sèpsia Greu. Les eines i mètodes que formen la clau de bòveda d'aquest treball provenen de diversos camps com l'estadística multivariant i algebràica, geometria algebraica, aprenentatge automàtic i inteligència computacional. Més enllà de l'anàlisi per-se, aquesta tesi també presenta una contribució des de el punt de vista clínic atès que presenta evidència substancial en el debat sobre l'impacte de l'administració d'estatines previ a l'ingrès a la UCI en els malalts sèptics. També s'aclareix la forta dependència entre el xoc sèptic i el Síndrome de Disfunció Multiorgànica. Finalment, també es defineix un conjunt de descriptors latents de la Sèpsia com a factors de pronòstic per a la predicció de la mortalitat, que millora sobre els mètodes actualment més utilitzats en la UCI

Elements bàsics de l'àlgebra lineal. Problemes per a la ciència de dades

Postprint (published version

Full-scale combination of anaerobic digestion and concentration by evaporation in Garrigues (Lleida, Spain): evaluation after 2 years of operation

Evaporation process is a reliable strategy to manage pig slurry, removing water and recovering nutrients by concentration. The described treatment plant, TRACJUSA, applies the VALPURENTM process, which is based on the combination of anaerobic digestion and evaporation. The benefits of this combined process have been previously reported at laboratory scalePostprint (published version

Anaerobic digestion as a key process for sustainable organic waste management and energy production

Postprint (published version

Estudi sobre les tecnologies de tractament de residus orgànics aplicables a Catalunya

Anàlisi d'alternatives tecnològiques de tractament de residus orgànics, especialment dejeccions ramaderes, a Catalunya. Inclou propostes per la gestió territorial de les dejeccions ramaderes. Finançant per l'Agència de Residus de Catalunya.Una estratègia de tractament d’un residu és una combinació de processos unitaris amb l’objectiu d’obtenir productes d’una certa qualitat. Com productes s’han de considerar tots els obtinguts de la línia de tractament, des dels econòmicament valuosos fins als que hom podria considerar rebuig i que afecten a la contaminació dels diferents medis receptorsPreprin