Bibliography: leaves 112-116. / The problem of the backreaction resulting from particle creation by black holes is examined from several vantage points. We first focus attention on the occurrence of the Berry phase in certain situations. This gives some insight into the geometry of quantum mechanics. Then we turn our attention to the analysis of quantum fields in black hole spacetimes. This brings us to the renormalisation of the stress- tensor via analytic methods. Finally, we draw on recent results to show how the Berry phase comes into play.

In this work, the consequences of several modifications to quantum mechanics are examined. These modifications, motivated by string theory, fall into two categories: ones in which the canonical commutation relations between position and momentum are deformed and ones in which the space of states used are vector spaces over Galois fields instead of complex Hilbert spaces. The particular deformation of the canonical commutation relations used leads to a minimum value of the uncertainty in position which is interpreted as a minimum length scale. Both harmonic and anharmonic oscillators are studied in this framework with normalizable, positive energy eigenstates found in both cases. The quantum uncertainty relations and classical counterparts to these states are discussed. Creating modified quantum theories by replacing the Hilbert spaces of canonical quantum mechanics with vector spaces defined over several finite, Galois fields is accomplished. Correlation functions are calculated in these theories and the maximum values are shown to not behave as would be expected by the standard, Bell-like, bounding inequality theorems. The interpretations and implications of these theories are discussed. / Ph. D.

In Part I the nature of the electron correlation problem is briefly discussed and some approaches to its solution and analysis are described. In addition, some previous work concerning the 2p2 3P state of helium-like systems is reviewed. In Part II, position space electron correlation effects in the 2p2 3P state of H-, He, Li+ and Be++ are investigated. This study is conducted by examining the effects of correlation on a variety of radial, angular and interparticle distribution functions and expectation values. A number of different correlated and uncorrelated wavefunctions are employed for this purpose, allowing the merits of different approaches to be assessed. In particular, a natural orbital analysis performed on a configuration interaction wave- function is used to gauge the relative importance of the angular and radial components of correlation, which are found to act in unison. It is seen that the correlation effects are similar in kind to those found in the ground state systems, though they are of a greater magnitude in this doubly excited state. The variation of the correlation effects with the atomic number, Z, is also examined. To complement the results for position space, a parallel study of electron correlation effects in momentum space is presented in Part III. In contrast to the position space investigation, the radial and angular components of correlation are found to have opposing effects, producing a rich and informative total correlation effect. As in position space, the Z-dependent correlation behaviour is studied and it is seen to be more informative in momentum space. The correlation effects in momentum space are similar to the effects in ground state systems, but are of a greater magnitude. Some techniques used in this research are described in three appendices in Part IV.

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The phenomenon of superconductivity has so for defied all attempts of explanation since it was first discovered in 1911. Although two phenomenological theories have been put forward and proved very successful, yet no atomic theories based on quantum mechanics have proved adequate. In the present thesis a new theory is proposed which will be shown to account for most of the important properties of a superconductor. In this part we briefly review the experimental facts and the earlier theories respectively ~1 and ~2.

Le développement de la Théorie du Calcul Quantique provient de l'idée qu'un ordinateur est avant tout un système physique, de sorte que ce sont les lois de la Nature elles-mêmes qui constituent une limite ultime sur ce qui peut être calculé ou non. L'intérêt pour cette discipline fut stimulé par la découverte par Peter Shor d'un algorithme quantique rapide pour factoriser un nombre, alors qu'actuellement un tel algorithme n'est pas connu en Théorie du Calcul Classique. Un autre résultat important fut la construction par Lov Grover d'un algorithme capable de retrouver un élément dans une base de donnée non-structurée avec un gain de complexité quadratique par rapport à tout algorithme classique. Alors que ces algorithmes quantiques sont exprimés dans le modèle ``standard' du Calcul Quantique, où le registre évolue de manière discrète dans le temps sous l'application successive de portes quantiques, un nouveau type d'algorithme a été récemment introduit, où le registre évolue continûment dans le temps sous l'action d'un Hamiltonien. Ainsi, l'idée à la base du Calcul Quantique Adiabatique, proposée par Edward Farhi et ses collaborateurs, est d'utiliser un outil traditionnel de la Mécanique Quantique, à savoir le Théorème Adiabatique, pour concevoir des algorithmes quantiques où le registre évolue sous l'influence d'un Hamiltonien variant très lentement, assurant une évolution adiabatique du système. Dans cette thèse, nous montrons tout d'abord comment reproduire le gain quadratique de l'algorithme de Grover au moyen d'un algorithme quantique adiabatique. Ensuite, nous montrons qu'il est possible de traduire ce nouvel algorithme adiabatique, ainsi qu'un autre algorithme de recherche à évolution Hamiltonienne, dans le formalisme des circuits quantiques, de sorte que l'on obtient ainsi trois algorithmes quantiques de recherche très proches dans leur principe. Par la suite, nous utilisons ces résultats pour construire un algorithme adiabatique pour résoudre des problèmes avec structure, utilisant une technique, dite de ``nesting', développée auparavant dans le cadre d'algorithmes quantiques de type circuit. Enfin, nous analysons la résistance au bruit de ces algorithmes adiabatiques, en introduisant un modèle de bruit utilisant la théorie des matrices aléatoires et en étudiant son effet par la théorie des perturbations.

La mécanique quantique prédit l'existence de corrélations entre particules distantes qui ne peuvent s'expliquer dans le cadre des théories réalistes locales. Suite au développement récent de la théorie de l'information quantique, il a été réalisé que ces corrélations non-locales ont des implications quant aux capacités de traitement de l'information des systèmes quantiques. Outre une signification physique, elles possèdent donc une signification informationnelle. Cette thèse traite de différents aspects de la non-localité liés à ces deux facettes du phénomène. Nous commençons par un examen de la structure des corrélations locales et non-locales. Nous dérivons dans ce contexte de nouvelles inégalités de Bell, et généralisons ensuite le paradoxe de Greenberger-Horne-Zelinger à des états quantiques de dimension arbitraire et composés de plusieurs sous-systèmes. Nous abordons par après la non-localité du point de vue de la théorie de l'information. Il est possible de concevoir des théories non-locales consistantes avec le principe de causalité mais offrant des avantages supérieurs à la mécanique quantique en terme de manipulation de l'information. Nous investiguons l'ensemble des corrélations compatibles avec de telles théories afin d'éclairer l'origine des limitations imposées par le formalisme quantique. Nous nous intéressons également à la quantité de communication classique nécessaire pour simuler les corrélations non-locales. Nous montrons que cette mesure naturelle de la non-localité est étroitement liée au degré de violations des inégalités de Bell. Nous nous tournons ensuite vers des aspects expérimentaux. La faible efficacité des détecteurs utilisés dans les expériences de violation des inégalités de Bell reste un obstacle majeur à une démonstration convaincante de la non-localité, mais aussi à toute utilisation de la non-localité dans des protocoles d'information quantique. Nous dérivons d'une part des bornes quant à l'efficacité minimale requise pour violer les inégalités de Bell, et d'autre part des exemples de corrélations plus résistante à ces imperfections expérimentales. Finalement, nous clôturons cette thèse en montrant comment la non-localité, principalement étudiée dans le cadre de systèmes décrits par des variables discrètes, telles que les variables de spin, peut également se manifester dans des systèmes à variables continues, telles que les variables de position et d'impulsion.

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