Two-qubit Quantum Logic Gate in Molecular Magnets

We proposed a scheme to realize a controlled-NOT quantum logic gate in a dimer of exchange coupled single-molecule magnets, $[\textrm{Mn}_4]_2$. We chosen the ground state and the three low-lying excited states of a dimer in a finite longitudinal magnetic field as the quantum computing bases and introduced a pulsed transverse magnetic field with a special frequency. The pulsed transverse magnetic field induces the transitions between the quantum computing bases so as to realize a controlled-NOT quantum logic gate. The transition rates between the quantum computing bases and between the quantum computing bases and other excited states are evaluated and analyzed.Comment: 7 pages, 2 figure

Quantum tunneling in a three dimensional network of exchange coupled single-molecule magnets

A Mn4 single-molecule magnet (SMM) is used to show that quantum tunneling of magnetization (QTM) is not suppressed by moderate three dimensional exchange coupling between molecules. Instead, it leads to an exchange bias of the quantum resonances which allows precise measurements of the effective exchange coupling that is mainly due to weak intermolecular hydrogen bounds. The magnetization versus applied field was recorded on single crystals of [Mn4]2 using an array of micro-SQUIDs. The step fine structure was studied via minor hysteresis loops.Comment: 4 pages, 4 figure

Air-Combat Strategy Using Approximate Dynamic Programming

Unmanned Aircraft Systems (UAS) have the potential to perform many of the dangerous missions currently own by manned aircraft. Yet, the complexity of some tasks, such as air combat, have precluded UAS from successfully carrying out these missions autonomously. This paper presents a formulation of a level flight, fixed velocity, one-on-one air combat maneuvering problem and an approximate dynamic programming (ADP) approach for computing an efficient approximation of the optimal policy. In the version of the problem formulation considered, the aircraft learning the optimal policy is given a slight performance advantage. This ADP approach provides a fast response to a rapidly changing tactical situation, long planning horizons, and good performance without explicit coding of air combat tactics. The method's success is due to extensive feature development, reward shaping and trajectory sampling. An accompanying fast and e ffective rollout-based policy extraction method is used to accomplish on-line implementation. Simulation results are provided that demonstrate the robustness of the method against an opponent beginning from both off ensive and defensive situations. Flight results are also presented using micro-UAS own at MIT's Real-time indoor Autonomous Vehicle test ENvironment (RAVEN).Defense University Research Instrumentation Program (U.S.) (grant number FA9550-07-1-0321)United States. Air Force Office of Scientific Research (AFOSR # FA9550-08-1-0086)American Society for Engineering Education (National Defense Science and Engineering Graduate Fellowship

Баластна вода: електрогідроудар Юткіна – один із дієвих шляхів щодо її знезараження

Тірон-Воробйова, Η. Б. Баластна вода: електрогідроудар Юткіна – один із дієвих шляхів щодо її знезараження = Ballast water: Yutkin’s electro-hydraulic shock is one of the effective ways to disinfect it / Η. Б. Тірон-Воробйова, А. Г. Данилян, О. Р. Романовська // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : НУК, 2019. – № 4 (478). – С. 67–72.Анотація. Вода – одне з найпоширеніших, найважливіших джерел світу. З нею пов’язані не лише життєво важливі функції всього живого, а й вода виступає як «перевізник», зокрема, нею маневрують по всьому світу мільйони морських суден. Тоді вона морська. І для підтримання належних характеристик судна (крен, диферент, маневрені характеристики, остійність) необхідна «запасна» вода – морська (далі баластна). Під час перевезення величезної кількості вантажу саме баластна вода, яка закачується в баластні танки морських суден, зокрема, крупнотонажних, виступає «вагами» і не тільки. Як відомо, будь-яка вода є гарним «переносником» як живого, яке сприяє покращенню нативної флори і фауни, так і «мертвого», яке постійно накопичується в воді, завдаючи неабиякої шкоди отому живому, що в ній перебуває. Всім, задіяним у морській галузі належним чином, це експерти, зокрема Міжнародної Морської Організації (ІМО), відома Конвенція, завдяки якій передбачено жорсткі вимоги до баластної води морських суден, а саме: правило D-2 гласить щодо розміру та кількості інвазивних видів живих організмів, регламентовані значення яких саме передбачено Конвенцією. Нині всі судновласники дуже занепокоєні такою складною ситуацією: перед ними поставлено задачу переоснащення морських суден із метою встановлення новітніх інноваційних систем управління водним баластом, які б задовольняли вимоги ІМО. Це все непросто. Бо такі системи досить дорого коштують. Це, по-перше. По-друге, необхідно складання дуже «розумних» позивних конструкторських рішень, які б забезпечували правильне розташування таких систем на морських судах під вже діючі площі. А це теж додаткові кошти (переоснащення, додаткові площі, додаткове обладнання). Тому вже протягом близько двох років (із посиленням вимог до баластної води) створено та зарекомендовано достатньо велику кількість систем управління водним баластом. Щодо таких систем, то головним вузлом у всіх із них є різноманітні фільтруючі елементи. У світлі цих подій науковці ДІ НУ «ОМА» (м. Ізмаїл) не залишились осторонь. Нами експериментальним шляхом було створено універсальне устаткування із знезараження і очищення баластної води морських суден. Нами піднято «забуті» створені питання щодо інновацій Л. Юткіна по електрогідравлічному удару, який створює у воді, так би мовити, хвилі ударної дії. Завдяки такому ефекту знищується практично вся органіка в баластній воді. Але питання залишається відкритим. Потрібно досконало, на рівні високо «обдуманих» експериментів довести дію такого ефекту саме в баластній воді, що до нас теоретично відомо, але наочно остаточно не вирішено. Питання досить складне: чи витримають потужні двигуні на судні досить великої напруги, яка «провокується» таким електричним ефектом. По-друге, як відомо, в Україні протягом багатьох років науковці Інституту Імпульсних процесів і технологій НАН України займаються питаннями щодо високовольтного обладнання і зацікавились нашою роботою із сприянням налаштованих експериментів щодо знезараження води у такий спосіб. Але ми не зупинились на цьому. Основним елементом у запропонованому нами устаткуванні є нанофільтр. Тобто доочищення баластної води йде через фільтруючий елемент із вуглецевими «нанодисками», щоб досягти 100%-го знищення чужорідних видів у баласті. У статті наведено принципи знезараження та очищення баластної води («забуті», наприклад електрогідроудар Юткіна, проте остаточно не вивчені), представлено характеристику й дію такого очищення; зокрема надано принцип роботи експериментального устаткування, запропонованого науковцями ДІ НУ «ОМА», спираючись на жорсткі умови правила D-2 Конвенції ІМО.Abstract. Water is one of the most widespread, most important sources of the World. It is connected not only with the vital functions of all living beings, but also water acts as a “carrier”, in particular, millions of seagoing vessels maneuver in it worldwide. Then it is marine. And in order to maintain the proper characteristics of the vessel (list, trim, maneuverability, stability), “reserve” marine water (hereinafter ballast) is required. When transporting a huge amount of cargo, it is ballast water that is pumped into the ballast tanks of seagoing vessels, in particular large vessels, which acts as a “weight” and what not. As you know, any water is a very good “carrier” of both the living, which contributes to the improvement of native flora and fauna, and the “dead”, which constantly accumulates in the water, causing considerable damage to the living in it. All involved in the maritime industry are properly experts, including the International Maritime Organization (IMO), know the Convention, which provides for stringent ballast water requirements for seagoing vessels. Namely, Rule D-2 states the size and number of invasive species of living organisms, the regulated values of which are specifically provided for in the Convention. At present, today, all shipowners are very concerned about such a difficult situation: they are tasked with re-equipment of seagoing vessels to establish the latest innovative ballast water management systems that would meet IMO requirements. It’s not easy. Because such systems are quite expensive. This is, first. Secondly, it is necessary to draw up very “smart” design solutions that would ensure the correct placement of such systems on ships under existing areas. And this is also additional costs (re-equipment, additional space, additional equipment). Therefore, a large number of ballast management systems have been created and implemented in the last two years (with the increasing requirements for ballast water). With regard to such systems, the main node in all of them is the various filter elements. In light of these developments, scientists from the DI NU «OMA», Izmail, have not stayed away. We have experimentally created universal equipment for the disinfection and purification of ballast water of seagoing vessels. We have raised “forgotten” questions about L. Yutkin’s innovations in electro-hydraulic shock, which creates so-called shock waves in water. This effect destroys virtually all of the organic matter in ballast water. However, the question remains open. It is necessary to prove perfectly, at the level of high “considered” experiments, the effect of such effect in ballast water, which is theoretically known to us, but clearly not finally resolved. The question is quite complicated: do the powerful engines of vessels withstand the high voltage that is “provoked” by such an electrical effect. Secondly, for many years scientists of the Institute of Pulse Processes and Technologies of the NAS of Ukraine have been dealing with high voltage equipment and have become interested in our work in facilitating experiments on water disinfection in this way. But, we did not stop there. The main element in our equipment is a nano filter. That is, the purification of ballast water goes through a filter element with carbon “nano-disks” to achieve 100% destruction of alien species in the ballast. The article describes the principles of disinfection and purification of ballast water (it is emphasized, “forgotten” – Yutkin’s electro-hydraulic shock, but has not yet been fully studied), presents its characteristics and effect; in particular, the principle of operation of the experimental equipment proposed by the scientists of the DI NU “OMA” is given, based on the strict conditions of rule D-2 of the IMO Convention

Sudden Cardiac Death and Copy Number Variants: What Do We Know after 10 Years of Genetic Analysis?

Over the last ten years, analysis of copy number variants has increasingly been applied to the study of arrhythmogenic pathologies associated with sudden death, mainly due to significant advances in the field of massive genetic sequencing. Nevertheless, few published reports have focused on the prevalence of copy number variants associated with sudden cardiac death. As a result, the frequency of these genetic alterations in arrhythmogenic diseases as well as their genetic interpretation and clinical translation has not been established. This review summarizes the current available data concerning copy number variants in sudden cardiac death-related diseases

Патофізіологічні механізми гормональної дизрегуляції щитовидної залози при експериментальному термічному впливі

The purpose of the study was to study the concentration of pituitary and iodine-containing hormones as well as hormones secreted by the parathyroid gland and the adrenal cortex in the dynamics of skin burns in rats under physiological 0.9 % NaCl solution administration. Blood plasma levels of thyroid-stimulating hormone, triiodothyronine, thyroxin, luteinizing hormone, follicle-stimulating hormone, aldosterone, corticosterone, testosterone and parathyroid hormone were determined 1, 3, 7, 14, 21 and 30 days after thermal skin burns in 138 white Wistar rats. The entire dysfunction of axis of hypothalamic-pituitary-thyroid regulation of a biological organism was established. A simultaneous secretory activity changes were shown in several functional regulatory axis – the pituitary-parathyroid gland, the pituitary-adrenal gland and the pituitary-gonads. Authors showed the primarily inhibition and disorganization of the morphological intraglandular organization in the initial time intervals after a skin burn and some spontaneous compensation after 7–14 days of the post-burn period was confirmed in a change of thyroid gland itself and other important endocrine elements secretory activity. NaCl administration is insufficient for therapeutic purposes and it is necessary to develop the effective pathogenetical scheme of thyroid gland functional state correction in skin burns.Метою роботи було дослідження концентрації гіпофізарних, йод-вмісних гормонів, гормонів паращитоподібної залози та кори наднирників у динаміці опікової травми шкіри щурів при введенні фізіологічного 0,9 % розчину NaCl. Через 1, 3, 7, 14, 21 і 30 діб після термічних опіків шкіри у плазмі крові 138 білих щурів лінії Вістар визначали рівень тиреотропного гормону, трийодтироніну, тироксину, лютеїнізуючого та фолікулостимулюючого гормону, альдостерону, кортикостерону, тестостерону і паратгормону. Встановлено повну дисфункцію вісі гіпоталамо-гіпофізарно-тиреоїдної регуляції біологічного організму. Виявлено одночасні зміни секреторної активності кількох функціональних регуляторних осей – гіпофіз-паращитоподібна залоза, гіпофіз-надниркова залоза та гіпофіз-статеві залози. Автори показали первинне гальмування і дезорганізацію морфологічної внутрішньозалозистої організації в початкові проміжки часу після опіку шкіри і деяку спонтанну компенсацію через 7–14 днів післяопікового періоду, що було підтверджено зміною секреторної активності щитоподібної залози та інших важливих ендокринних органів. Введення NaCl є недостатнім з лікувальною метою, і необхідно розробити ефективну патогенетичну схему корекції функціонального стану щитоподібної залози при опіках шкіри

N-BLR, a primate-specific non-coding transcript leads to colorectal cancer invasion and migration

Background: non-coding RNAs have been drawing increasing attention in recent years as functional data suggest that they play important roles in key cellular processes. N-BLR is a primate-specific long non-coding RNA that modulates the epithelial-to-mesenchymal transition, facilitates cell migration, and increases colorectal cancer invasion. Results: we performed multivariate analyses of data from two independent cohorts of colorectal cancer patients and show that the abundance of N-BLR is associated with tumor stage, invasion potential, and overall patient survival. Through in vitro and in vivo experiments we found that N-BLR facilitates migration primarily via crosstalk with E-cadherin and ZEB1. We showed that this crosstalk is mediated by a pyknon, a short ~20 nucleotide-long DNA motif contained in the N-BLR transcript and is targeted by members of the miR-200 family. In light of these findings, we used a microarray to investigate the expression patterns of other pyknon-containing genomic loci. We found multiple such loci that are differentially transcribed between healthy and diseased tissues in colorectal cancer and chronic lymphocytic leukemia. Moreover, we identified several new loci whose expression correlates with the colorectal cancer patients' overall survival. Conclusions: the primate-specific N-BLR is a novel molecular contributor to the complex mechanisms that underlie metastasis in colorectal cancer and a potential novel biomarker for this disease. The presence of a functional pyknon within N-BLR and the related finding that many more pyknon-containing genomic loci in the human genome exhibit tissue-specific and disease-specific expression suggests the possibility of an alternative class of biomarkers and therapeutic targets that are primate-specific