Cette thèse présente quelques résultats de la théorie des probabilités non commutatives, et traite en particulier des inégalités de martingales dans des algèbres de von Neumann et de leurs espaces de Hardy associés. La première partie démontre un analogue non commutatif de la décomposition de Davis faisant intervenir la fonction carrée. Les arguments classiques de temps d'arrêt ne sont plus valides dans ce cadre, et la preuve se base sur une approche duale. Le deuxième résultat important de cette partie détermine ainsi le dual de l'espace de Hardy conditionnel h_1(M). Ces résultats sont ensuite étendus au cas 1

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Thesis (MSc)--University of Stellenbosch, 2011. / ENGLISH ABSTRACT: The selective excitation of an arbitrary vibrational level of a polyatomic molecule, without passage through an intermediary electronic excited state is demonstrated. This was achieved by simulating the interaction of a shaped, femtosecond pulse with one vibrational mode of the molecule. The carrier frequency of the pulse is chosen near resonant to the ground-to- rst-excited vibrational transition of the mode, and the pulse shape is optimized via closed-loop feedback. The simulation concentrates on the rst few vibrationally excited states since the density of states is still low, thus ensuring that the inter-vibrational decoherence time is relatively long compared to the pulse length. While various molecules were investigated this study focuses onUF6 for which detailed spectroscopic data for the v3 vibrational mode is available in literature. A multilevel model was developed and can be adapted for any number of levels. The model reported here was limited to a vibrational quantum number of four. The spectroscopic data included anharmonic splitting as well as forbidden transitions. The effect of rotational levels was not included. A density matrix approach was followed because this will allow for the introduction of dephasing of the coherent excitation via thermalizing collisions with the reservoir, as well as inter-vibrational relaxation. The time evolution of the density matrix is given by the Von Neumann equations. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die selektiewe opwekking van 'n arbitrêre vibrasionele vlak van 'n poliatomies molekule sonder oorgang na 'n intermediëre elektroniese opgewekte toetstand word gedemonstreer. Dit was bereik deur die interaksie te simuleer van 'n gevormde, femtosekonde pulse met een vibrasionele mode van 'n molekule. Die draer frekwensie van die pulse is so gekies dat dit naby resonansie van die grond-tot-eerste-opgewekte vibrasionele oorgang van die mode is, die puls vorm word geoptimeer deur 'n geslote-lus terugvoer. Die simulasie konsentreer op die eerste paar vibrasionele opgewekte toestande, omdat die digtheid van toestande nog steeds laag is, dus verseker dit dat inter-vibrasionele de-koherensie tyd relatief lank is in vergelyking met die puls se lengte. Verskillende molekules was ondersoek vir die studie. Die fokus is op UF6 waarvoor gedetaileerde spektroskopiese data vir die v3 vibrasionele beskikbaar is in die literatuur. 'n Multivlak model was ontwikkel en kan aangepas word vir enige aantal van vlakke. Die model wat hier aangemeld is, is beperk tot die vibrasionele kwantum getal van vier. Die spektroskopiese data het anharmonies splitting so wel as nie toegelaatbare oorgange bevat. Die effek van rotasionele vlakke was nie in berekening geneem nie. 'n Digtheids matriks benadering was gevolg, omdat dit toelaat vir die dekoherensie. Die tyd evolusie van die digtheids matriks word gegee deur die Von Neumann vergelykings.

La thèse est divisée principalement en deux parties. La première partie regroupe les chapitres 2 et 3. La deuxième partie regroupe les chapitres 4 et 5. La première partie concerne l'échantillonnage de distributions continues non uniformes garantissant un niveau fixe de précision. Knuth et Yao démontrèrent en 1976 comment échantillonner exactement n'importe quelle distribution discrète en n'ayant recours qu'à une source de bits non biaisés indépendants et identiquement distribués. La première partie de cette thèse généralise en quelque sorte la théorie de Knuth et Yao aux distributions continues non uniformes, une fois la précision fixée. Une borne inférieure ainsi que des bornes supérieures pour des algorithmes génériques comme l'inversion et la discrétisation figurent parmi les résultats de cette première partie. De plus, une nouvelle preuve simple du résultat principal de l'article original de Knuth et Yao figure parmi les résultats de cette thèse. La deuxième partie concerne la résolution d'un problème en théorie de la complexité de la communication, un problème qui naquit avec l'avènement de l'informatique quantique. Étant donné une distribution discrète paramétrée par un vecteur réel de dimension N et un réseau de N ordinateurs ayant accès à une source de bits non biaisés indépendants et identiquement distribués où chaque ordinateur possède un et un seul des N paramètres, un protocole distribué est établi afin d'échantillonner exactement ladite distribution. / The thesis is divided mainly into two parts. Chapters 2 and 3 contain the first part. Chapters 4 and 5 contain the second part. The first part is about sampling non uniform continuous distributions with a given level of precision. Knuth and Yao showed in 1976 how to sample exactly any discrete distribution using a source of unbiased identically and independently distributed bits. The first part of this thesis extends the theory of Knuth and Yao to non uniform continuous distributions once the precision is fixed. A lower bound and upper bounds for generic algorithms based on discretization or inversion are given as well. In addition, a new simple proof of the original result of Knuth and Yao is given here. The second part is about the solution of a problem in communication complexity that originally appeared within the field of quantum information science. Given a network of N computers with a server capable of generating random unbiased bits and a parametric discrete distribution with a vector of N real parameters where each computer owns one and only one parameter, a protocol to sample exactly the distribution in a distributed manner is given here.

MASTER THESIS Petr Lukeš Emergence of space geometries from quantum entanglement Institute of Theoretical Physics Supervisor of the master thesis: Mgr. Martin Scholtz, Ph.D. Study programme: Physics Study branch: Theoretical physics Prague 2019 Abstract: Connecting the field of Quantum Physics and General Relativity is one of the main interests of contemporary Theoretical Physics. This work attempts to find solution to simplified version of this problem. Firstly entropy is shown to be a good meeting point between the two different theories. Then some of entropy's less intuitive properties are shown, namely its dependence on area, not volume. This relation is studied from both Relativistic and Quantum viewpoint. After- wards there is a short description of a quantum model interpretable as geometry based on the information between its subsystems. Lastly, results of computations within this model are presented.

Motivated by reductionism's current inability to encompass the quantum theory we explore an indivisible and dynamical wholeness as an underlying foundation for physics. After reviewing the role of wholeness in the quantum theory we set a philosophical background aiming at introducing an ontology, based on a dynamical wholeness. Equipped with the philosophical background we then propose a mathematical realization by representing the dynamics with a non-trivial elementary embedding from the mathematical universe to itself. By letting the embedding interact with itself through application we obtain a left-distributive universal algebra that is isomorphic to special braids. Via the connection between braids and quantum and statistical physics we show that a the mathematical structure obtained from wholeness yields known physics in a special case. In particular we point out the connections to algebras of observables, spin networks, and statistical mechanical models used in solid state physics, such as the Potts model. Furthermore we discuss the general case and there the possibility of interpreting the mathematical structure as a dynamics beyond unitary evolution, where entropy increase is involved.

REDEFINE is a reconfigurable SoC architecture that provides a unique platform for high performance and low power computing by exploiting the synergistic interaction between coarse grain dynamic dataflow model of computation (to expose abundant parallelism in the applications) and runtime composition of efficient compute structures (on the reconfigurable computation resources). Computer architectures based on the dynamic dataflow model of computation have to be an infinite resource implementation to be able to exploit all available parallelism in all applications. It is not feasible for any real architectural implementation. When limited resource implementations are considered, there is a possibility of loss of performance (inability to efficiently exploit available parallelism). In this thesis, we study the throttling of execution in the REDEFINE architecture to maximize the architecture efficiency. We have formulated it as a design space exploration problem at two levels i.e. architectural configurations and throttling schemes. Reduced feature/high level simulation or feature specific analytical approaches are very useful for the selective study/exploration of early in design phase architectures/systems. Our approach is similar to that of SEASAME Framework which is used for the study of MPSoC (Multiprocessor SoC) architectures. We have used abstraction (feature reduction) at the levels of architecture and model of computation to make the problem approachable and practically feasible. A feature specific fast hybrid (mixed level) simulation framework for the early in design phase study is developed and implemented for the huge design space exploration (1284 throttling schemes, 128 architectural configurations and 10 applications i.e. 1.6 million executions). We have done performance modeling in terms of selection of important performance criteria, ranking of the explored throttling schemes and investigation of the effectiveness of the design space exploration using statistical hypothesis testing. We found some interesting obvious/intuitive and some non-obvious/counterintuitive results. The two performance criteria namely Exec.T and Avg.TU were found sufficient to represent the performance and the resource usage characteristics of the architecture independent of the throttling schemes, the architectural configurations and the applications. The ranking of the throttling schemes based on the selected performance criteria is found to be statistically very significant. The intuitive throttling schemes span the range of performance from the best to the worst. We found absence of trade-off amongst all of the performance criteria. The best throttling schemes give appreciable overall performance (25%) and resource usage (37%) gains in the throttling unit simultaneously. The design space exploration of the throttling schemes is found to be fine and uniform.

Quelques systèmes quantiques ouverts sont étudiés par la récente théorie des systèmes dynamiques. Un système est couplé à un réservoir, une équation de Volterra dirige son évolution. La limite faible conduit aux résultats markoviens de Davies introduisant les opérateurs de Davies et de Van Hove, calculés formellement. Le semi-groupe de générateur de Davies agit sur les observables du système. On précise des conditions à la complète positivité satisfaites par les modèles connus. Une méthode explicite résout l'équation maîtresse pour un système, formé d'oscillateurs harmoniques, et donne le retour rapide vers l'équilibre. La formule de Feshbach relie la résolvante projetée du liouvillien au générateur de Davies. Des hypothèses spécifiques d'un champ bosonique génèrent des processus gaussiens stationnaires représentés à l'aide d'un mouvement brownien complexe. L'existence d'une mesure invariante prouve l'évolution markovienne de la matrice de densité du système

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de la théorie des opérateurs. L'un des opérateurs qui m'a particulièrement intéressé est l'opérateur modèle noté S(Φ) qui désigne la compression du shift unilatéral S sur l'espace modèle H(Φ) où Φ est une fonction intérieure. L'étude du rayon numérique de S(Φ) semble être importante comme l'illustre bien un résultat dû à C. Badea et G. Cassier qui ont montré qu'il existe un lien entre le rayon numérique de tels opérateurs et l'estimation des coefficients des fractions rationnelles positives sur le tore. Nous fournissons une extension de leur résultat et nous trouvons une expression explicite du rayon numérique de S(Φ) dans le cas particulier où Φ est un produit de Blaschke fini avec un unique zéro. Dans le cas général où Φ est un produit de Blaschke fini quelconque, une estimation du rayon numérique de S(Φ) est aussi donnée. Dans la deuxième partie de cette thèse on s'est intéressé à l'image numérique de rang supérieur Λk(T) qui est l'ensemble de tous les nombres complexes λ vérifiant PTP = λP pour une certaine projection orthogonale P de rang k . Cette notion a été introduite récemment par M.-D. Choi, D. W. Kribs, et K. Zyczkowski et elle est utilisée pour certains problèmes en physique. On montre que l'image numérique de rang supérieur du shift n-dimensionnel coïncide avec un disque de rayon bien déterminé