Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2020.pdf: 852206 bytes, checksum: 2ecfc5be0d185b9d31d4198520c9d7cd (MD5) Previous issue date: 2008-07-03 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this thesis we first demonstrate that the inevitable action of the environment can be substantially weakened when considering appropriate nonstationary quantum systems. Beyond protecting quantum states against decoherence, an oscillating frequency can be engineered to make the system-reservoir coupling almost negligible. Differently from the program for engineering reservoir and similarly to the schemes for dynamical decoupling of open quantum systems, our technique does not require a previous knowledge of the state to be protected. However, differently from the previously-reported schemes for dynamical decoupling, our technique does not rely on the availability of tailored external pulses acting faster than the shortest time scale accessible to the reservoir degree of freedom. We show, in the domain of cavity quantum electrodynamics, how to engineer such a nonstationary cavity mode through its dispersive interaction with a driven two-level atom. Next, we consider different aspects of the dynamical Casimir effect (DCE) through the derivation of effective Hamiltonians which exhibit the essential features of the phenomenon. We start by investigating the dynamical Casimir effect in a nonideal cavity at finite temperature. We first compute a general expression for the average number of particle creation, applicable for any law of motion of the cavity boundary. We also compute a general expression for the linear entropy of an arbitrary state prepared in a selected mode, also applicable for any law of motion of the cavity boundary. As an application of our results we have analyzed both the average number of particle creation and linear entropy within a particular oscillatory motion of the cavity boundary. On the basis of these expressions we develop a comprehensive analysis of the resonances in the number of particle creation in the nonideal dynamical Casimir effect. We also demonstrate the occurrence of resonances in the loss of purity of the initial state and estimate the decoherence times associated with these resonances. We also consider the dynamical Casimir effect for a massless scalar field, under Dirichlet boundary conditions, between two concentric spherical shells. We obtain a general expression for vii the average number of particle creation, for an arbitrary law of radial motion of the spherical shells, using two distinct methods: by computing the density operator of the system and by calculating the Bogoliubov coefficients. We apply our general expression to breathing modes: when only one of the shells oscillates and when both shells oscillate in or out of phase. We also analyze the number of particle production and compare it with the results for the case of plane geometry. Finally, we analyze the action of the gravitational field on the dynamical Casimir effect. We consider a massless scalar field confined in a cuboid cavity placed in a gravitational field described by a static and diagonal metric. With one of the plane mirrors of the cavity allowed to move, we compute the average number of particles created inside the cavity by means of the Bogoliubov coefficients computed through perturbative expansions. We apply our result to the case of an oscillatory motion of the mirror, considering a weak gravitational field described by the Schwarzschild metric. The regime of parametric amplification is detailed analyzed, demonstrating that our computed result, for the mean number of particles created, is in agreement with associated particular cases in literature. / Demonstramos nesta tese, primeiramente, que a ação inevitável do meio ambiente pode ser substancialmente enfraquecida quando consideramos sistemas quânticos não estacionários apropriados. Diferentemente do programa de engenharia de reservatórios e de forma similar aos protocolos para o desacoplamento dinâmico de sistemas quânticos abertos, nossa proposta não requer o conhecimento prévio do estado a ser protegido. Diferentemente mesmo dos esquemas de desacoplamento dinâmico, a proteção de estados de modos não estacionários prescinde da disponibilidade de pulsos externos ultra rápidos que atuem sobre o sistema de interesse em intervalos de tempo mais curtos que a menor escala de tempo acessível aos graus de liberdade do reservatório. No domínio da engenharia de estados em eletrodinâmica quântica de cavidades, mostramos como preparar modos não estacionários através da interação dispersiva do campo com átomos de dois níveis submetidos `a amplificação linear. Tratamos, em seguida, de diferentes aspectos do efeito Casimir dinâmico (ECD) através da derivação de hamiltonianos efetivos capazes de descrever convenientemente os principais aspectos do fen omeno. Começamos pelo ECD não ideal a temperaturas finitas. Obtivemos expressões gerais tanto para número médio de partículas criadas como para a entropia linear de um estado arbitrário preparado em um modo selecionado da cavidade, expressões estas que se aplicam a qualquer lei de movimento da fronteira móvel. Desenvolvemos, através destas expressões, uma análise abrangente das ressonâncias presentes tanto na criação de partículas como na perda de pureza e decoerência de estados. Consideramos também o ECD no contexto de um campo escalar não massivo confinado, sob as condições de contorno de Dirichlet, entre duas cascas esféricas concêntricas. Utilizamos dois diferentes métodos, o operador densidade e os coeficientes de Bogoliubov, para o cálculo da expressão geral para o número médio de partículas criadas, válida para qualquer lei de movimento das cascas esféricas. Aplicamos esta expressão para o cálculo do número de partículas produzidas quando apenas uma das cascas oscila ou quando ambas oscilam em fase ou fora de fase, e v comparamos os resultados com aqueles associados `a geometria plana. Por fim, analisamos a ação do campo gravitacional sobre o ECD. Para tal, consideramos um campo escalar não massivo confinado numa cavidade cubóide localizada em um campo gravitacional descrito por uma métrica estática e diagonal. Assumindo que uma das paredes planas da cavidade seja móvel, obtivemos o número de partículas criadas no interior da cavidade através do cálculo, via expansões perturbativas, dos coeficientes de Bogoliubov. Aplicamos o resultado para o caso particular de um movimento oscilatório da fronteira móvel, considerando um campo gravitacional fraco descrito pela métrica de Schwarzschild. O regime de amplificação paramétrica é detalhadamente analisado, demonstrando que nosso resultado para o número médio de partículas criadas, está em acordo com resultados particulares previamente apresentados na literatura.

Submitted by Caio Vítor Beojone null (beojone@hotmail.com) on 2017-10-25T17:47:50Z No. of bitstreams: 1 Caio Vitor Beojone - Dissertação.pdf: 10092472 bytes, checksum: 470115087a1c1f987a7a8e2cffec7cd4 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-10-31T16:52:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 beojone_cv_me_bauru.pdf: 10092472 bytes, checksum: 470115087a1c1f987a7a8e2cffec7cd4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-31T16:52:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 beojone_cv_me_bauru.pdf: 10092472 bytes, checksum: 470115087a1c1f987a7a8e2cffec7cd4 (MD5) Previous issue date: 2017-10-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Vários Sistemas de Atendimento Emergenciais (SAE’s) sofrem com as variações diárias da demanda e da disponibilidade das ambulâncias. Nesses sistemas pode haver flutuação do desempenho ao longo do dia devido, por exemplo, a mudança no número de servidores e nas taxas de chegada, levando à necessidade de considerar explicitamente tais variações em uma extensão ao modelo hipercubo ainda não explorada na literatura. Como ocorre em alguns SAE’s, as ambulâncias melhor equipadas são reservadas para o atendimento exclusivo de chamados com risco de vida. Dessa maneira, a política de despacho pode ser diferenciada com a finalidade de reservar totalmente o atendimento de alguns servidores para certas gravidades de ocorrências. Além disso, somam-se à natureza aleatória desses sistemas, como por exemplo, as incertezas da disponibilidade das ambulâncias, a chegada de um novo chamado e sua localização. Nesse contexto, os objetivos do presente estudo são: (i) estender o modelo hipercubo de filas para reserva total de capacidade, dependendo do tipo do chamado; (ii) estender o modelo hipercubo de filas para torná-lo mais eficiente computacionalmente, sem haver perda de precisão durante a modelagem e resolução; e (iii) propor uma abordagem baseada no modelo hipercubo não-estacionário para organização do trabalho das ambulâncias em qualquer momento do dia. Para verificar a viabilidade e a aplicabilidade dessas abordagens, é realizado um estudo de caso no SAMU da cidade de Bauru (SAMU-Bauru) que, além de reservar suas ambulâncias avançadas para ocorrências mais graves, é afetado pelas variações diárias na demanda e disponibilidade das ambulâncias. Além da configuração original do SAMU-Bauru, estudada em duas etapas, foram analisados um total de quatro cenários alternativos que consideram questões importantes: o impacto do aumento na demanda do período mais congestionado; a mitigação desse impacto incluindo uma nova ambulância; a alteração do horário das pausas diárias; e o impacto de aumentos na demanda em horários específicos do dia. Foram calculadas importantes medidas de desempenho para cada cenário como a carga de trabalho, tempos médios de espera e tempos médios de resposta. Os resultados mostram que as extensões realizadas no modelo hipercubo são capazes de analisar satisfatoriamente sistemas como o SAMU-Bauru, além de possibilitar a criação e mensuração de propostas de melhorias nos níveis táticos e operacionais. / Many Emergency Service Systems face daily variations on demand and ambulance availability. These systems may suffer, for example, performance fluctuations throughout the day, changes on the number of servers and on arrival rates, leading to the need to explicitly consider such variations in a hypercube model extension not yet explored in the literature. As occurs in some SAMU’s, which reserve their best equipped ambulances to exclusively serve life-threating requests. Therefore, the dispatch policy can be differentiated in order to completely reserve the service of some ambulances to more severe requests. These problems add up to the random nature of these systems with uncertainties upon ambulance availability or the arrival of a new request and its location. Thus, this study aims to: (i) extend the hypercube queueing model to be able to capture the complete capacity reservation of advanced ambulances, depending on the request classification; (ii) extend the hypercube model in order to make it more computationally efficient, without losing any information during modeling and resolution. (iii) propose an approach based on nonstationary hypercube queueing model to organize the operation of ambulances at any time of the day. To verify the feasibility of these approaches, a case study is carried out on the SAMU from Bauru city (SAMU-Bauru), which, in addition to the advanced ambulance reservation for life-threating requests, is affected by daily variations in demand and ambulance availability. In addition to the original configuration of SAMU-Bauru, studied on a two-step approach, we studied a total of four alternative scenarios that exploited important matters as: the impact of average demand increase on the congestion peak; mitigation of this impact by including a new ambulance; changing the schedule of daily breaks; and the impact of increases in the demand at specific hours of the day. We calculated important performance measures for each scenario, such as workload, mean waiting times and mean response times. Results show that the proposed extensions to the hypercube model are capable of satisfactorily analyze systems such as SAMU-Bauru, besides making it possible to create and to measure improvements proposals in tactical and operational levels.