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Experimental multi-state quantum discrimination in the frequency domain with quantum dot light
(2022)
The quest for the realization of effective quantum state discrimination strategies is of great interest for quantum information technology, as well as for fundamental studies. Therefore, it is crucial to develop new and more efficient methods to implement discrimination protocols for quantum states. Among the others, single photon implementations are more advisable, because of their inherent security advantage in quantum communication scenarios. In this work, we present the experimental realization of a protocol employing a time-multiplexing strategy to optimally discriminate among eight non-orthogonal states, encoded in the four-dimensional Hilbert space spanning both the polarization degree of freedom and photon energy. The experiment, built on a custom-designed bulk optics analyser setup and single photons generated by a nearly deterministic solid-state source, represents a benchmarking example of minimum error discrimination with actual quantum states, requiring only linear optics and two photodetectors to be realized. Our work paves the way for more complex applications and delivers a novel approach towards high-dimensional quantum encoding and decoding operations.
A quantum-light source that delivers photons with a high brightness and a high degree of entanglement is fundamental for the development of efficient entanglement-based quantum-key distribution systems. Among all possible candidates, epitaxial quantum dots are currently emerging as one of the brightest sources of highly entangled photons. However, the optimization of both brightness and entanglement currently requires different technologies that are difficult to combine in a scalable manner. In this work, we overcome this challenge by developing a novel device consisting of a quantum dot embedded in a circular Bragg resonator, in turn, integrated onto a micromachined piezoelectric actuator. The resonator engineers the light-matter interaction to empower extraction efficiencies up to 0.69(4). Simultaneously, the actuator manipulates strain fields that tune the quantum dot for the generation of entangled photons with fidelities up to 0.96(1). This hybrid technology has the potential to overcome the limitations of the key rates that plague current approaches to entanglement-based quantum key distribution and entanglement-based quantum networks. Introduction
Flexibility estimation is the first step necessary to incorporate building energy systems into demand side management programs. We extend a known method for temporal flexibility estimation from literature to a real-world residential heat pump system, solely based on historical cloud data. The method proposed relies on robust simplifications and estimates employing process knowledge, energy balances and manufacturer's information. Resulting forced and delayed temporal flexibility, covering both domestic hot water and space heating demands as constraints, allows to derive a flexibility range for the heat pump system. The resulting temporal flexibility lay within the range of 24 minutes and 6 hours for forced and delayed flexibility, respectively. This range provides new insights into the system's behaviour and is the basis for estimating power and energy flexibility - the first step necessary to incorporate building energy systems into demand side management programs.
The paper deals with designing and numerical modelling a 2 x 2 optical switch for photonic integrated circuits based on 2 x 2 MMI elements and phase modulators. The 2 x 2 optical switch was modelled in the RsoftCAD with the simulation tool BeamPROP. The 2 x 2 optical switch is a common element for creating more complex 1 x N or N x N optical switches in all-optical signal processing.
In this paper, the design of three-dimensional configuration of Y-branch splitter is compared with Multimode Interference splitter. Both splitters use the IP-Dip polymer as a standard material for 3D laser lithography. The optical properties of the splitters for both approaches are discussed and compared.
Diese Arbeit verfolgt das Interesse, Einblicke in die Kontextualisierung Klinischer Sozialer Arbeit zu geben, die im rehabilitativen, stationären Setting in Rehabilitationseinrichtungen in Süddeutschland angesiedelt ist. Zu Beginn wird die Entwicklung Klinischer Sozialer Arbeit mit ihren sozialtherapeutischen und sozialpsychologischen Ansätzen sowie das Forschungsfeld Rehabilitation betrachtet. Darauf folgt die Formulierung der Forschungsfrage, in dessen Fokus die Erkundung des Erlebens Klinischer Sozialer Arbeit und Klinischer Psychotherapie im Setting steht. Von Interesse sind vorzufindende Kontextbedingungen sowie mögliche Überschneidungen von Zuständigkeiten und Kompetenzen innerhalb der Interdisziplinarität. Die Befragung der Professionen erhebt die Perspektiven über Einschätzungen, Haltungen und das Tätigkeitsverständnis im Arbeitsalltag aus der Selbst- und Fremdwahrnehmung. Zuletzt werden die Ergebnisse zusammengeführt und um die evidenzbasierte Perspektive ergänzt. Durch den Vergleich wird deutlich, dass Klinische Soziale Arbeit im Forschungsfeld als unentbehrlich angesehen wird. Sie kann Klient:innen aufgrund ihrer bestehenden Expertise und sozial-interventiven Angeboten bei der Lebensbewältigung in deren Lebenswelt unterstützen sowie eine selbstbestimmte Lebensführung und gesellschaftliche Integration und Teilhabe ermöglichen.
Herausforderungen im Umgang mit Präventionsmaßnahmen von sexueller Gewalt an Frauen mit Fokus auf die Clubbingszene am Beispiel Vorarlberg. Theoretischer Hintergrund: Sexuelle Gewalt in der Clubbingszene ist bisher nur wenig erforscht und es existiert eine hohe Dunkelziffer an sexuellen Übergriffen. Die körperlichen, psychischen und sozialen Auswirkungen für Betroffene können massiv sein. Um geeignete Präventionsmaßnahmen für sexuelle Gewalt zu entwickeln, müssen die unterschiedlichen Faktoren, die zur Ausübung von sexueller Gewalt führen, beleuchtet und auf gesamtgesellschaftlicher Ebene behandelt werden. Ziel der Arbeit: Ziel dieser Arbeit ist es, herauszufinden welche Herausforderungen sich bei der Umsetzung von Präventionsmaßnahmen für Institutionen und Clubbetreiber:innen ergeben und wie diese behoben werden können. Zudem soll die Zusammenarbeit und die Umsetzung dieser zwischen sozialen Institutionen und den Clubbetreiber:innen erforscht werden. Dazu wird folgende Forschungsfrage entwickelt: Welche Herausforderungen stellen sich in der Implementierung der vorhandenen Präventionsmaßnahmen von sexueller Gewalt an Frauen seitens der klinischen Sozialen Arbeit in Zusammenarbeit mit der Clubbingszene in Vorarlberg? Methode: Zur Beantwortung der Forschungsfrage wurden insgesamt zehn problemzentrierte Interviews durchgeführt. Zum einen wurden fünf Expert:innen aus unterschiedlichen Berufssparten befragt, zum anderen fünf Clubnutzer:innen, die in der Clubbingszene Vorarlberg aktiv sind. Ergebnisse: Die Ergebnisse zeigen, dass beim Großteil der befragten Personen ein hohes Bewusstsein für das Thema haben. Trotzdem wird sexuelle Gewalt in der Clubbingszene sehr häufig bagatellisiert und nicht als solche wahrgenommen. Die gesellschaftlich verankerten Geschlechterrollen sind dabei nicht förderlich. Schlussfolgerung: Es besteht Handlungsbedarf in Bezug auf Präventionsmaßnahmen von sexueller Gewalt in der Clubbingszene. Dies kann nur geschehen, wenn eine zunehmende Sensibilisierung und Bewusstseinsschaffung für sexuelle Gewalt in der Gesellschaft stattfinden.
Die CO2 Abscheidung ist ein Schlüsselprozess für die Dekarbonisierung der Wirtschaft und Industrie. Die Entwicklungspfade der IEA und des IPCC zur Erreichung des CO2 Nettonulle-missionsziel bis 2050 oder 2070 beinhalten alle eine Form von Carbon Capture, (CC). Als vielversprechende CC-Technologie gerät die gashydratbasierte CO2 Abscheidung, hbCC, aufgrund der hohen Speicherkapazität bei moderaten Druck- und Temperaturniveau und des unproblematischen Arbeitsmediums Wasser zusehends ins Interesse der Forschung und In-dustrie. Gashydrate sind unstöchiometrische Einschlussverbindungen, bei denen die Gasmo-leküle in einem Wirtsgitter aus Wassermolekülen gespeichert werden können. In einem m3 Gashydrat können 170 Nm3 Gas gespeichert werden. Die statischen Eigenschaften von Gas-hydrat sind gut verstanden. Die Dynamik der Synthese und Dissoziation, die intrinsische Re-aktionskinetik der Hydratformation, die Nukleation von initialen Kristallisationskeimen und der Einfluss von Wärme- und Stofftransportphänomenen auf die Dynamik ist noch nicht geklärt. Ein profundes Verständnis der Synthese- und Dissoziationsdynamik, inklusive dem Zusam-menhang mit den p,T-Prozessbedingungen, gilt als Voraussetzung für die Entwicklung effizi-enter hbCC-Verfahren. Üblicherweise wird Gashydrat synthetisiert indem flüssiges Wasser mit der Gasphase in Kontakt gebracht wird. Der initial gebildete Hydratfilm auf der Phasen-grenzfläche hemmt in weiter Folge den Stofftransport für das weitere Hydratwachstum. Die CO2 Gasphasenabscheidung durch thermisches Verdampfen unter Druck, (engl. pressurized thermal evaporation, PTE), unterliegt keinem gehemmten Stofftransport, weil Wasserdampf und Gasmoleküle an einer kalten Substratoberfläche kontinuierlich für die Synthese vorliegen. In vorhergehenden Studien wurden subsequente Synthese- und Dissoziationsexperimente durch PTE aus reiner CO2 oder CH4 Gasphase zur Untersuchung der Dynamik durchgeführt. Für diese Arbeit werden erstmals subsequente PTE Synthese- und Dissoziationsexperimente aus einem binären 0,85 N2 + 0,15 CO2 Synthesegasgemisch umgesetzt. Das durch die Syn-these abgeschiedene Gas wird nach der Dissoziation mit einem Massenspektrometer auf seine Zusammensetzung untersucht. Hydratspeicherkapazität, Abscheiderate und die Selek-tivität der CO2 Gasphasenabscheidung wird für eine Synthesetemperaturvariation, (- 40 °C bis - 15 °C), und einen Synthesedruck von 40 bar(a) bestimmt. Durch Zeitrafferauf-nahmen der Hydratformation und Dissoziation wird die Auswirkung der p,T-Prozessbedingun-gen auf die Synthese- und Dissoziationsdynamik untersucht und der optimale Betriebspunkt für die CO2 Gasphasenabscheidung durch thermisches Verdampfen unter Druck bestimmt. Aus den Ergebnissen lässt sich ein klarer Zusammenhang zwischen Synthesetemperatur, Ab-scheiderate und Selektivität ableiten. Ein tiefere Synthesetemperatur führt zu einer effiziente-ren CO2 Abscheidung. Außerdem zeigt sich bei der Beobachtung der Synthesedynamik eine direkte Resublimation des Gashydrats auf der Wachstumsoberfläche. Es bildet sich keine flüssige Übergangsphase vor der Nukleation. Die neuen Erkenntnisse sind wichtige Faktoren für das Design zukünftiger PTE-Verfahren und Prototypen.