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Este trabajo estudia la dispersión de luz coherente por superficies cilíndrieas aleatorias rugosas. Se encara el problema teórico con la teoría escalar de la difracción, en la aproximación de Kirellholf para obtener el campo sobre la superficie. La superficie se supone un proceso aleatorio con distribución de radios gaussiana y coeficiente de autocorrelación tambíen gaussiana. Se obtienen expresiones analíticas para la distribución angular de la intensidad media dispersada en el campo lejano y para la autocorrelación de intensidades. Se contrastan las predicciones teóricas con resultados experimentales, mostrando una buena coincidencia. Se presenta asimismo el tratamiento del problema de la intensidad media dispersada mediante la óptica geometrica, obteniéndose exactamente el mismo resultado analítico para el caso de rugosidades altas. Los resultados teóricos y experimentales permiten extender las técnicas habituales de caracterización de superficies aleatorias rugosas planas a esta clase de superficies. Se expone además una nueva tecnica de caracterización mediante la medición del tamaño de grano del speckle de la intensidad dispersada por la superficie que no tiene contraparte en el caso de superficies rugosas planas. Se sugiere la manera de extenderla a este tipo de superficies.

En este trabajo estudiamos procesos de dispersión de altas energías en teorías de Yang-Mills confinantes en el régimen de acoplamiento fuerte. Para esto, la herramienta principal está dada por la dualidad AdS/CFT, propuesta por Maldacena, que relaciona los observables de la teoría de campos con los de la teoría de supercuerdas en un fondo asintóticamente anti-de Sitter. Nos concentramos en particular en procesos de dispersión inelástica profunda (DIS), que permiten analizar la estructura interna de los blancos hadrónicos en términos de las funciones de estructura. Para esto, tomamos como punto de partida el modelo construido por Polchinski y Strassler, que analiza el caso de blancos escalares tipo glueball en teorías similares a N = 4 SYM en el ultravioleta. El objetivo de la tesis consiste en extender el modelo orginal del DIS holográfico para aplicarlo en situaciones más realistas. Para esto, consideramos distintos modelos de Dp-branas con una menor cantidad de supersimetrías que incluyen materia en la representación fundamental del grupo de gauge, permitiendo describir el DIS para blancos mesónicos escalares y vectoriales en términos de la supergravedad. Luego, extendemos esta descripción al régimen en el que es necesario considerar la teoría de cuerdas completa. Estudiamos también las correcciones no planares, intepretadas como correcciones cuánticas en el proceso dual en el interior del AdS. En este contexto estudiamos la no conmutatividad de los límites N →∞y q >> Λ, donde N es el número de colores, q es la virtualidad del fotón absorbido por el hadrón y Λ es la escala IR asociada al fenómeno de confinamiento de color. Finalmente, analizamos las posibles contribuciones a las funciones de estructura antisimétricas y a las que violan la invariancia ante paridad, y aplicamos las técnicas desarrolladas al estudio de los blancos fermiónicos de espín 1/2. Finalmente, en todos los casos realizamos comparaciones cuantitativas y cualitativas con la fenomenología disponible: los resultados experimentales y los resutlados de las simulaciones de lattice QCD.

En los últimos años han emergido un gran número de alternativas a las memorias flash contemporáneas. Una de las tecnologías candidata son las memorias ReRAM. El principio de funcionamiento de esta tecnología es la Conmutación de Resistencia: el cambio reversible y no-volátil de la resistencia eléctrica de un material frente a la aplicación de estímulos eléctricos. El efecto se manifiesta en una gran variedad de óxidos. En esta Tesis, trabajamos con TiO2 formando una estructura tipo capacitor, metal-óxido-metal, que hemos construido utilizando procesos de fabricación en sala limpia. Mediante técnicas como fotolitografía, sputtering, ataques húmedos y secos fabricamos dispositivos de geometría vertical para estudiar sus propiedades eléctricas. Estudiamos la física asociada al mecanismo de conmutación y sus mecanismos de conducción. Encontramos que los dispositivos fabricados por procesos tipo lift-off presentan gran variabilidad en sus características eléctricas. Hallamos que modificando el electrodo inferior del dispositivo, se mejora el rendimiento de la producción, en tanto que el mecanismo de conmutación y su carácter bipolar no fueron afectados por estas modificaciones. Además de la aplicación en circuitos lógicos como memorias, el fenómeno de la Conmutación de Resistencia puede ser explotado en áreas como diagnóstico médico por imágenes, detección de partículas en física experimental y en la industria aeroespacial. Esto es debido a su gran tolerancia frente a radiación ionizante en comparación a la tecnología CMOS utilizada actualmente. Estudiamos el comportamiento eléctrico de dispositivos basados en TiO2 en ambientes hostiles con radiación ionizante. Evaluamos su robustez en presencia de partículas cargadas y rayos gamma. Particularmente, encontramos que soportan altas fluencias de protones de alta energía y pueden operar en órbitas de baja altitud.Entre los entornos de radiación ionizante donde caracterizaremos a los dispositivos encontramos aceleradores de partículas como fuente de protones y satélites en órbitas terrestres de baja altitud. La necesidad de realizar mediciones en forma remota y con un instrumento portátil en dichos entornos motivó el desarrollo del controlador LabOSat (acrónimo de "Laboratory On a Satellite"). Debido a que durante las últimas décadas el sector de investigación y desarrollo dedicado a la ciencia espacial ha recurrido al uso de satélites siguiendo la norma CubeSat para realizar sus experimentos, diseñamos a LabOSat para maximizar la compatibilidad con este formato de satélites.El diseño y desarrollo del controlador, LabOSat, se realizó para operar en entornos con condiciones extremas como baja presión, baja temperatura y radiación ionizante. Como resultado, conseguimos desarrollar un instrumento de dimensiones reducidas, de peso liviano, portátil, con tolerancia a radiación y de bajo costo dedicado a la caracterización de componentes electrónicos en ambientes hostiles. Hemos validado al controlador como plataforma experimental para el estudio de dispositivos luego de ensayarlo en ambientes hostiles: LabOSat superó exitosamente pruebas de concepto en órbitas de baja altitud, soportó fluencias de protones de alta energía y demostró operar correctamente bajo altos flujos de neutrones térmicos y epitérmicos. Dicha validación nos permitió utilizar LabOSat para estudiar celdas de memoria de TiO2 en órbitas a 500 km sobre el nivel del mar.

En esta tesis se presentan los resultados de una serie de experimentos ópticos en los que se ejecutan algoritmos de comunicaciones cuánticas para realizar Distribución Cuántica de Claves(DCC) criptográficas con estados coherentes de muy baja intensidad. Específicamente, se estudia la implementación de esquemas prácticos y robustos de DCC, con especial interés en sistemas basados en fibra óptica. A diferencia de las comunicaciones por aire, este medio permite transmitir estados cuánticos con bajísimas atenuaciones y mínimas perturbaciones externas, utilizando instrumental comercialmente disponible y de bajo costo, incluso para distancias de decenas de kilómetros. Los protocolos de DCC estudiados codifican información clásica (bits) en estados cuánticos preparados sobre distintos grados de libertad discretos de sistemas físicos. En el trabajo se exploran implementaciones que explotan la polarización y los modos temporales discretos de luz (time-bin). En ambos casos, fue necesario desarrollar y familiarizarse con tecnologías específicas para la preparación, transmisión y detección de dichos estados cuánticos. El problema de transmitir estados cuánticos en fibra de forma eficiente y robusta se atacó con dos estrategias. Por un lado, utilizando el grado de libertad de polarización y, por otro, modos temporales discretos de luz. En el primer caso, se codificaron los estados en el grado de libertad de polarización, que es fácilmente accesible. Sin embargo, este es muy sensible a perturbaciones, por lo que para asegurar la robustez se incorporó un sistema de estabilización activa del Estado de Polarización(SOP, por su sigla en inglés). Con este esquema se implementaron dos variantes de un protocolo clásico de DCC, llamado BB84, utilizando la polarización de pulsos de luz para codificar los estados cuánticos. Esto requirió el desarrollo de una fuente de pulsos tenues de luz basada en un láser DFB en el rango de las telecomunicaciones, con un modulador de intensidad externo por electroabsorción. Se diseñó un sistema de estabilización de la polarización robusto que permite compensar de forma automática las perturbaciones que genera la birrefringencia de la fibra sobre el estado de polarización. El sistema está basado en controladores de polarización comerciales y electrónica de control diseñada especifícamente, y puede ser adaptado fácilmente a cualquier protocolo de comunicación por fibra. En este sentido, se realizó una implementación del protocolo BB84 y una variante llamada BB84E, que requiere la utilización de los seis estados de un conjunto completo de bases mutuamente no sesgadas para la polarización. En el segundo caso, se ensayó una codificación más sofisticada y resistente a perturbaciones, que implicó enfrentar una serie de desafíos tecnológicos, pero que se presenta como una alternativa práctica y escalable en distancia de transmisión y velocidad. Se propuso un esquema híbrido de DCC basado en un protocolo de referencia de fase distribuida con comunicación bidireccional (Plug & Play), ambas tecnologías desarrolladas para trabajar especifícamente en fibra óptica, en un esquema con economía de recursos y distribución tipo servidor-cliente. Así, se obtuvo una configuración en donde tanto el instrumental como las operaciones sobre los estados más sensibles del protocolo se encuentran concentradas en una de las partes (servidor), mientras que los requerimientos sobre la otra parte involucrada en la comunicación son mínimos. Esta alternativa combina diferentes características deseables en una implementación práctica de DCC, como la simplicidad y la robustez. El esquema propuesto codifica estados cuánticos en modos temporales discretos de luz. Esto requirió el desarrollo de dispositivos específicos para preparar y medir estos estados, basados en interferómetros de fibra óptica que no demanden estabilización activa. Otra de las premisas fue la independencia de funcionamiento del estado de polarización, que se logra a partir de la incorporación de rotadores de Faraday en diferentes partes del esquema empleado. Por último, debido al tipo de codificación y al sistema de sincronización utilizados, este esquema es adaptable a tasas de transmisión en el rango de los MHz. De los experimentos de DCC mencionados se desprenden una serie de desarrollos y pruebas de laboratorio adicionales, que son relevantes por sí mismos. Entre ellos figuran la estabilización activa de interferómetros de Mach-Zehnder en fibra y el estudio de esquemas experimentales alternativos para el protocolo híbrido de DCC propuesto. También se puede destacar la puesta a punto de un prototipo autónomo de DCC en aire y su adaptación para obtener un protocolo que distingue mezclas computables (pseudoaleatorias) de estados cuánticos. Este es un tema de interés para el procesamiento cuántico de la información en general. Las técnicas abordadas y el know-how adquirido permiten entender y superar distintos problemas particulares de la utilización de estados cuánticos en comunicaciones por fibra óptica. Además, estos desarrollos tienen la capacidad de ser empleados tanto en ensayos de DCC que excedan el ámbito del laboratorio, como en un contexto más amplio que permita implementar otros protocolos de comunicación cuántica usando fibras ópticas de telecomunicaciones como canal cuántico.