Submitted by Caroline Periotto (carol@ufscar.br) on 2016-09-19T19:38:47Z No. of bitstreams: 1 TeseRGR.pdf: 1035512 bytes, checksum: c73e48ed8a5af9eee7500d120e722d82 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-20T18:09:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseRGR.pdf: 1035512 bytes, checksum: c73e48ed8a5af9eee7500d120e722d82 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-20T18:09:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseRGR.pdf: 1035512 bytes, checksum: c73e48ed8a5af9eee7500d120e722d82 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-20T18:09:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseRGR.pdf: 1035512 bytes, checksum: c73e48ed8a5af9eee7500d120e722d82 (MD5) Previous issue date: 2016-05-30 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / We study the Aharonov-Bohm effect model by adding a scalar potential in the initial Hamiltonian. Using known techniques of quantum confinement, we show that under certain conditions of divergence on this potential, the family of self-adjoint extensions is reduced to a single operator, which would then be the Schrödinger operator for this situation. The lack of boundary conditions to define this operator is interpreted as no particle interaction with the boundary of the solenoid. We checked the possible manifestation of the Aharonov-Bohm effect in this model without interaction with the solenoid border by studying the dependence of the first eigenvalue associated with the Schrödinger operator with respect to a parameter directly related to the magnetic flux by the solenoid. We have shown that this dependence is non-trivial and periodic, which strictly confirms the Aharonov-Bohm effect for this situation. We also study some particular cases whose explicit solution can be achieved, the solenoid with zero radius in a limited and unlimited region of the plane. / Estudamos o modelo de efeito Aharonov-Bohm adicionando um potencial escalar no Hamiltoniano inicial. Usando técnicas conhecidas de confinamento quântico, demonstramos que, sob certas condições de divergência sobre este potencial, a família das extensões autoadjuntas se reduz a um único operador, o qual seria então o operador de Schrödinger para esta situação. A falta de condições de fronteira para a definição deste operador é interpretada como não interação da partícula com a fronteira do solenoide. Verificamos a possível manifestação do efeito de Aharonov-Bohm neste modelo sem contato com a fronteira do solenóide estudando a dependência do primeiro autovalor associado ao operador de Schrödinger com relação a um parâmetro diretamente relacionado ao fluxo magnético pelo solenóide. Demonstramos que esta dependência é não trivial e periódica, o que confirma rigorosamente o efeito de Aharonov-Bohm para este modelo. Estudamos também alguns caso particulares cuja resolução explícita pode ser obtida, como o solenóide com raio nulo numa região limitada e ilimitada do plano. / FAPESP: 2012/21480-8

The present thesis can be divided in three parts: 1) Quantum gate teleportation; 2) Numerical search of universal entanglers; 3) Connections between quantum information and number theory. Regarding the quantum gate teleportation, a separability criterion of normal matrices is used to find the analytical conditions of the preservation of separability under conjugation. That analytical condition allowed to find the general formula of an element of $mathbb{C}^{4}$ Clifford group, as well to understand the role of the basis of measurement in the quantum gate teleportation protocol. Considering the searching for universal entanglers, the same separability criterion of normal matrices was used as fitness function in a computational heuristics, in prder to find good candidates for universal entanglers in $mathbb{C}^{3} otimes mathbb{C}^{4}$ and $mathbb{C}^{4} otimes mathbb{C}^{4}$ Hilbert spaces. At last, in the connection of quantum information with the number theory, it is presented the study of the preparation and entanglement of several multi-qubit quantum states based in integer sequences, and the Riemannian quantum circuit, a quantum circuit whose eigenvalues are related to the zeros of the Riemann zeta function. The existence of such circuit proves that is always possible to construct a physical system related to a finite amount of zeros. / A presente tese està dividida em trÃs partes: 1) TeleportaÃÃo de portas quÃnticas; 2) Busca numÃrica por entrelaÃadores universais; 3) ConexÃes entre a informaÃÃo quÃntica e a teoria dos nÃmeros. No que diz a teleportaÃÃo de portas quÃnticas, um critÃrio de separabilidade para matrizes normais à usada para encontrar as condiÃÃes analÃticas da preservaÃÃo da separabilidade sob conjugaÃÃo. Tais condiÃÃes analÃticas permitiram encontrar a forma geral de um elemento do grupo de Clifford em $mathbb{C}^{4}$, assim como tambÃm entender o papel da base de mediÃÃo no protocolo de teleportaÃÃo de portas quÃnticas. Considerando a busca por entrelaÃadores universais, o mesmo critÃrio de separabilidade de matrizes normais foi utilizado como funÃÃo de aptidÃo em uma heurÃstica computacional aplicada para encontrar bons candidatos a entrelaÃadores universais nos espaÃos de Hilbert de dimensÃes $mathbb{C}^{3} otimes mathbb{C}^{4}$ e $mathbb{C}^{4} otimes mathbb{C}^{4}$. Por fim, sobre as conexÃes da informaÃÃo quÃntica com a teoria dos nÃmeros, à apresentado um estudo da preparaÃÃo e entrelaÃamento de vÃrios estados quÃnticos de mÃltiplos qubits baseados em sequÃncias de nÃmeros inteiros. Apresenta-se ainda o circuito quÃntico Riemanniano, um circuito quÃntico cujos autovalores sÃo relacionados aos zeros da funÃÃo Zeta de Riemann. A existÃncia deste circuito prova que à sempre possÃvel construir um sistema fÃsico relacionado a uma quantidade finita de zeros.

Le mappe comomento omotopiche sono una generalizzazione della nozione di mappa momento introdotta al fine di estendere il concetto di azione hamiltoniana al contesto della geometria multisimplettica. L'obiettivo di questa tesi è fornire nuove costruzioni esplicite ed esempi concreti di azioni di gruppi di Lie su varietà multisimplettiche che ammettono delle mappe comomento. Il primo risultato è una classificazione completa delle azioni di gruppi compatti su sfere multisimplettiche. In questo caso, l'esistenza di mappe comomento omotopiche dipende dalla dimensione della sfera e dalla transitività dell'azione di gruppo. Il secondo risultato è la costruzione esplicita di un analogo multisimplettico dell’inclusione dell'algebra di Poisson di una varietà simplettica dentro il corrispondente algebroide di Lie twistato. E’ possibile dimostrare che questa inclusione soddisfa una relazione di compatibilità nel caso di varietà multisimplettiche gauge-correlate in presenza di un'azione di gruppo Hamiltoniana. Tale costruzione potrebbe giocare un ruolo nella formulazione di un analogo multisimplettico della procedura di quantizzazione geometrica. L’ultimo risultato è una costruzione concreta di una mappa comomento omotopica relativa all'azione multisimplettica del gruppo di diffeomorfismi che preservano la forma volume dello spazio Euclideo. Questa mappa ammette naturalmente un’interpretazione idrodinamica, nello specifico trasgredisce alla mappa comomento idrodinamica introdotta da Arnol'd, Marsden, Weinstein e altri. La mappa comomento così costruita può essere inoltre messa in relazione alla teoria dei nodi avvalendosi dell’approccio ai link nel formalismo dei vortici. Questo punto di apre la strada a un'interpretazione semiclassica del polinomio HOMFLYPT nel linguaggio della quantizzazione geometrica. / Homotopy comomentum maps are a higher generalization of the notion of moment map introduced to extend the concept of Hamiltonian actions to the framework of multisymplectic geometry. Loosely speaking, higher means passing from considering symplectic $2$-form to consider differential forms in higher degrees. The goal of this thesis is to provide new explicit constructions and concrete examples related to group actions on multisymplectic manifolds admitting homotopy comomentum maps. The first result is a complete classification of compact group actions on multisymplectic spheres. The existence of a homotopy comomentum maps pertaining to the latter depends on the dimension of the sphere and the transitivity of the group action. Several concrete examples of such actions are also provided. The second novel result is the explicit construction of the higher analogue of the embedding of the Poisson algebra of a given symplectic manifold into the corresponding twisted Lie algebroid. It is also proved a compatibility condition for such embedding for gauge-related multisymplectic manifolds in presence of a compatible Hamiltonian group action. The latter construction could play a role in determining the multisymplectic analogue of the geometric quantization procedure. Finally a concrete construction of a homotopy comomentum map for the action of the group of volume-preserving diffeomorphisms on the multisymplectic 3-dimensional Euclidean space is proposed. This map can be naturally related to hydrodynamics. For instance, it transgresses to the standard hydrodynamical co-momentum map of Arnol'd, Marsden and Weinstein and others. A slight generalization of this construction to a special class of Riemannian manifolds is also provided. The explicitly constructed homotopy comomentum map can be also related to knot theory by virtue of the aforementioned hydrodynamical interpretation. Namely, it allows for a reinterpretation of (higher-order) linking numbers in terms of multisymplectic conserved quantities. As an aside, it also paves the road for a semiclassical interpretation of the HOMFLYPT polynomial in the language of geometric quantization.

In this thesis we develop a mathematically rigorous framework of the so-called ''classical limit'' of quantum systems and their semi-classical properties. Our methods are based on the theory of strict, also called C*- algebraic deformation quantization. Since this C*-algebraic approach encapsulates both quantum as classical theory in one single framework, it provides, in particular, an excellent setting for studying natural emergent phenomena like spontaneous symmetry breaking (SSB) and phase transitions typically showing up in the classical limit of quantum theories. To this end, several techniques from functional analysis and operator algebras have been exploited and specialised to the context of Schrödinger operators and quantum spin systems. Their semi-classical properties including the possible occurrence of SSB have been investigated and illustrated with various physical models. Furthermore, it has been shown that the application of perturbation theory sheds new light on symmetry breaking in Nature, i.e. in real, hence finite materials. A large number of physically relevant results have been obtained and presented by means of diverse research papers.

The main bulk of this Thesis is focused on the response of cell membranes due to chemical and mechanical stimuli. Henceforth, it is mainly devoted to deduce how the key aspect of the cell response activated by chemical signaling can be predicted by a simplified energetics, making use of both theoretical models and numerical simulations. The a ention is focused on cell membranes embedding G protein-coupled receptors (GPRCs). By analyzing the behavior of cell mem- branes, one can isolate three main contributions in order to model their respon- se: (1) diffusion of receptors and transporters embedded in the lipid membrane; (2) conformational changes of the receptors; (3) membrane elasticity. Moreover, the interplay between TM confomational changes and lateral pressure of the lipid membrane against such TMs is introduced. The chemical potential of the receptor-ligand compound, deduced as the variational derivative of such energy, is compared with the one calculated by accounting for the work done by the lateral pressure. The result yields a relationship between the conformational field, the mechanical field (interpreted as either the thickness change or the areal change) and the distribution of the compounds receptor-ligand. The analysis of such resulting constitutive equation among those three quantities shows that, essentially, the reason why ligand-GPRCs compounds prefer to live on lipid ra is a necessity involving the interplay between the work performed by the lateral pressure and the need of TMs to change their conformation during ligand binding. Henceforth, mechanobiology gives a justification to the experimental findings of Kobilka and Lei ovitz, Chemistry Nobel Prizes 2012.

Submitted by Samira Prince (prince@ufpa.br) on 2012-09-26T14:39:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_SuperficiesEletromagneticasMicroondas.pdf: 1321427 bytes, checksum: 32abfb3810d0b4ac8c23d53ce7e3a5bf (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2012-10-01T12:24:22Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_SuperficiesEletromagneticasMicroondas.pdf: 1321427 bytes, checksum: 32abfb3810d0b4ac8c23d53ce7e3a5bf (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-01T12:24:22Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_SuperficiesEletromagneticasMicroondas.pdf: 1321427 bytes, checksum: 32abfb3810d0b4ac8c23d53ce7e3a5bf (MD5) Previous issue date: 2012 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho foram investigadas (FSSs) com ressonância de alto fator de qualidade (fator Q) e independência da polarização para uma onda plana com incidência normal. Estas FSSs são baseadas em um arranjo planar de metalizações sobre um substrato. Um alto fator Q é obtido por meio da excitação do trapped-mode e a independência da polarização, por meio da alta simetria rotacional dos elementos que compõe o arranjo. Para o projeto de FSSs com controle do regime de trapped-mode, foram utilizados substratos feitos de materiais com possibilidade de controle de suas propriedades elétricas ou magnéticas (ferrite magnetizada ou silício ativado oticamente). O arranjo de dois anéis concêntricos em um substrato dielétrico analisado neste trabalho apresenta uma ressonância de trapped-mode com fator Q em torno de 12 e transmitância máxima de 70 %. Com a utilização de um substrato de ferrite magnetizada nesse arranjo, é mostrado que é possível deslocar a frequência de ressonância do trappedmode em torno de 20 %, sem degradação significativa da ressonância de transmisão. Com o emprego de um substrato de silício ativado opticamente, é demonstrado que é possível realizar um chaveamento praticamente completo da banda de transmissão desse arranjo. Para realização das simulações computacionais foram utilizados o método dos momentos no domínio espectral (SDMM) e os programas comerciais Ansoft Designer 5 Planar EM e CST 2009. / In this work frequency selective surfaces (FSSs) with high quality factor (Q-factor) resonance and polarization independence for a normally incident plane wave were investigated. These FSSs are based on a planar array of metallization on a substrate. A high Q-factor is obtained by excitation of trapped-mode and polarization independence by means of high rotational symmetry of the elements that compose the array. For the design of FSSs with trapped-mode regime control, substrates made of materials with the possibility of controlling their electric or magnetic properties (magnetized ferrite or optically activated silicon) were used. The two concentric rings array on a dielectric substrate analyzed in this work presents a trapped-mode resonance with a Q-factor around 12 and maximum transmittance of 70 %. With the utilization of a magnetized ferrite substrate in this array, it is shown that we can shift the resonance frequency of the trappedmode around 20 % without significant degradation of the transmission resonance. With the use of an optically activated silicon substrate, it is demonstrated the possibility of an almost complete switching of the transmission band in that array. To perform the computer simulations the spectral domain moment method (SDMM) and the commercial programs Ansoft Designer 5 PlanarEM and CST 2009 were used.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-01-31T21:08:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_OtimizacaoAntenasLineares.pdf: 900502 bytes, checksum: a9a4cd9879a83fe826fe2618f846c352 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-02-05T11:55:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_OtimizacaoAntenasLineares.pdf: 900502 bytes, checksum: a9a4cd9879a83fe826fe2618f846c352 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-02-05T11:55:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_OtimizacaoAntenasLineares.pdf: 900502 bytes, checksum: a9a4cd9879a83fe826fe2618f846c352 (MD5) Previous issue date: 2009 / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / O objetivo deste trabalho é a otimização da largura de banda de antenas linear e planar para aplicações em sistemas de banda larga. Nesse sentido, foi feito um estudo das técnicas de análise, aumento da largura de banda e otimização adequadas para o problema em questão. Como técnica de análise, foi utilizado o método dos momentos, o qual está apresentado no capítulo II. Para aumentar a largura de banda, foram utilizadas as técnicas de colocação de elementos parasitas e construção de fendas no radiador, descritos sucintamente no capítulo III. Como algoritmo de otimização, foi utilizado o algoritmo genético, descrito sucintamente no capítulo II. Neste trabalho, são apresentadas duas propostas de antenas, uma antena dipolo linear combinada com quatros espiras parasitas, capítulo IV, e uma antena planar do tipo espira, capítulo V. No primeiro caso, foram utilizados elementos parasitas e o algoritmo genético para aumentar a largura de banda e, no segundo, foram empregadas fendas no radiador e a otimização paramétrica para este objetivo. / The objective of this work is the bandwidth optimization of linear and planar antennas for broadband system applications. For achieving this goal, it was made a study of the analysis, bandwidth enlargement and optimization techniques appropriated for the problem in question. As analysis technique, the method of moments was utilized, which is presented in chapter II. For bandwidth enlargement, the techniques of collocation of parasitic elements and building slots in the radiator were employed, briefly described in chapter III. As optimization algorithm, the genetic algorithm was utilized, briefly described in chapter II. In this work, two antenna proposals are presented, a linear dipole antenna combined with four parasitic elements, chapter IV, and a planar antenna of loop type, chapter V. In the first case, it was utilized parasitic elements and the genetic algorithm to enlarge the bandwidth, and in the second, it was employed slots in the radiator and the parametric optimization to this objective.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-25Bitstream added on 2014-06-13T19:52:43Z : No. of bitstreams: 1 000755405.pdf: 721229 bytes, checksum: a665c9ee190d3a2675b924dd4bb2c525 (MD5) / As origens da Teoria dos Invariantes na Inglaterra e o Mécanique Analytique de Lagrange (1788), é um trabalho voltado principalmente a entender uma possível influência que levou George Boole em 1841, a escrever o artigo Exposition of a General Theory of Linear Transformations e verificar se a motivação que o fez produzir este trabalho é igual ou diferente da motivação que ele exerceu sobre Arthur Cayley e consequentemente sobre James Joseph Sylvester. O presente trabalho apresenta um estudo das origens da Teoria dos Invariantes, no século XIX na Inglaterra. De acordo com os historiadores da Matemática o marco do início desta Teoria foi a publicação de George Boole em 1841. Assumimos este artigo como referência principal para realizar nossa pesquisa. Analisamos “antes” e “após” esta publicação de 1841. Concluímos que o Mécanique Analytique de Lagrange, foi a principal motivação para George Boole escrever seu trabalho e, certamente, George Boole foi uma grande influência para Arthur Cayley no que condiz com a escolha do assunto “invariantes” bem como o desenvolvimento desta Teoria por Cayley / The origins of the theory of invariants in England and Mécanique Analytique of Lagrange (1788), is a work geared primarily to understand a possible influence that led George Boole in 1841, writing the article Exposition of the General Theory of Linear Transformations and verify that the motivation that did produce this work is equal or different of the motivation that he exerted on Arthur Cayley and James Joseph Sylvester consequently. This paper presents a study of the Invariant Theory origins, in the nineteenth century in England. According to historians of Mathematics the beginning of this Theory was the publication in 1841 of George Boole. We have taken this article as a reference to our research. We have proposed to analyzed before and after this publication, 1841. We conclude that the Mécanique Analytique Lagrange, was the essential motivation for George Boole write his work, and certainly George Boole was a great influence to Arthur Cayley in which matches the choice of subject invariants as well as the development of this Theory by Cayley

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:02:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5280.pdf: 8210728 bytes, checksum: 25d41c9af014811f3c1f0f36883c9a32 (MD5) Previous issue date: 2013-02-03 / This work describes the development of a VLE Virtual Learning Environment, where music is the basis for studying sound waves. New educational tools such as videos, animations, simulations, as well as the Moodle platform, were used to create a virtual environment, where students can learn about sound waves in an autonomous and interactive way, motivating them to use computers and internet as facilitators of the teaching/learning process, making it more effective and interesting. This material was applied to High School students - which translates to Ensino Médio and/or Pré-Vestibular in Brazil s schooling system - in the following schools: Carlos Drummond de Andrade and Nomelini Cirandinha, both in Barretos, Escola Espaço Livre, in Bebedouro and Coc Cardiofísico, in Jaboticabal. Both the teaching experience related to the VLE construction and its learning results are also described in this work. / O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um AVA Ambiente Virtual de Aprendizagem, onde utilizamos a música como fio condutor para o estudo das ondas sonoras. Fazendo uso das novas ferramentas educacionais como vídeos, animações, simulações bem como a plataforma Moodle, produzimos um ambiente virtual onde os alunos podem estudar as ondas sonoras de uma forma interativa e autônoma, incentivando-os a utilizar o computador e a internet como facilitadores do processo de ensino/aprendizagem, tornando este processo mais efetivo e interessante. Esse material foi aplicado a turmas de alunos do Ensino Médio e Pré-Vestibular das escolas Carlos Drummond de Andrade e Nomelini Cirandinha, ambas de Barretos, Escola Espaço Livre, de Bebedouro e escola COC Cardiofísico, de Jaboticabal. Tanto a experiência didática quanto a construção do AVA e seus resultados de aprendizagem são também descritos neste trabalho.

Acompanha produto / Nessa dissertação investiga-se a viabilidade de transposição didática do conteúdo de dinâmica rotacional para o ensino médio, utilizando-se dos conceitos do laboratório não estruturado mediado por videoanálise. Dentre os conceitos da dinâmica rotacional, focou-se em de inércia, energia cinética rotacional e momento angular. Para a videoanálise, utilizou-se o software Tracker, por favorecer a interação entre os experimentos propostos, com os recursos de imagem e vídeo, além de ser familiar aos estudantes que participaram das atividades. Esta pesquisa fundamentou-se nos princípios da transposição didática de José de Pinho Alves Filho, que inicialmente foram trabalhadas por Chevallard, e nas competências e habilidades apontadas pelos Parâmetros Curriculares Nacionais, bem como nos seus apontamentos para uma reestruturação do ensino de Física. A metodologia de pesquisa foi proposta de modo a investigar a viabilidade do processo de transposição didática segundo as regras propostas pelo referencial teórico, através da utilização do Tracker, no contexto do laboratório não estruturado. Para isso, três atividades experimentais foram realizadas com alunos da segunda série do ensino médio de um colégio da rede particular de Curitiba. A partir da análise do material produzido pelos alunos e registros do professor, procurou-se indícios de aprendizagem do tema proposto, por ser inédito no ensino médio. Nessa pesquisa verificou-se a viabilidade da transposição didática do conteúdo de dinâmica rotacional para o ensino médio. / This dissertation investigates the feasibility of transposition didactics of the content of rotational dynamics for high school, using the concepts of the lab not structured mediated by videoanalysis. Among the concepts of dynamic rotational, focused on inertia, kinetic energy and rotational angular momentum. For videoanalysis, we used the software Tracker, to encourage the interaction between the experiments proposed, with the resources of image and video, as well as be familiar to students who participated in the activities. This research was based on the principles of the transposition didactics of José de Pinho Alves Filho, who initially were worked by Chevallard, and skills and abilities identified by the National Curriculum Parameters, as well as in his notes for a restructuring of the teaching of Physics. The research methodology was proposed in order to investigate the feasibility of the process of transposition didactics according the rules proposed by the theoretical framework, through the use of Tracker, in the context of the lab not structured. For this reason, three experimental activities were conducted with students of the second series of high school in a college of the private network of Curitiba. From the analysis of the material produced by students and records of the teacher, it was evidence of learning the theme proposed by being unheard of in high school. In this study, it was found that the viability of the transposition didactics of the content of rotational dynamics for middle school.