Zukunft Forschung 01/2017

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KURZMELDUNGENAUF DEM PRÜFSTANDAngelehnt an ein Verfahren aus der Signal- undBildverarbeitung haben Physiker eine neue Methode zur Prüfungquantenmechanischer Prozesse entwickelt.LEBEN AUSFERNEN LÄNDERNBei extremen Wettereignissen könnengroße Mengen von Saharastaub in denNorden verfrachtet werden. In den Wolkenüberwinden ganze Gemeinschaften vonMikroorganismen sehr weite Strecken. Eininterdisziplinäres Team unter der Leitung vonTobias Weil von der Fondazione EdmundMach sowie Duccio Cavalieri und FrancoMiglietta vom Nationalen ForschungsratItaliens und unter Beteiligung der InnsbruckerÖkologin Brigit Sattler berichtete vorKurzem in einer Studie in der FachzeitschriftMicrobiome über diese biologische Frachtvon Sandwolken. Spuren davon fanden siein den Dolomiten, diese hoben sich sehrgut sichtbar als rötliche Einlagerungen vomSchnee ab. Die Forscher erklären, dassdabei nicht nur ein Bruchteil, sondern ganzeGemeinschaften von Mikroorganismen derSahara bis in die Alpen transportiert werden,wo sie im Winter im Schnee und Eis desHochgebirges eingeschlossen bleiben. Diesemikrobiellen Gemeinschaften sind besondersresistent und können zum Teil in völlig unterschiedlichenLebensräumen überleben.Durch den Klimawandel werden extremeWetterereignisse häufiger und Gletscherschmelzen vermehrt ab. Die steigendenTemperaturen fördern die Revitalisierungder übertragenen Zellen, die ansonstenim Eis eingefroren bleiben würden. BeiSandablagerungen im Sommer werdendie Zellen meist durch Niederschlag wiederverdünnt, im Winter jedoch akkumulieren siein den Eis- und Schneeschichten. Durch diefortschreitende Eis- und Schneeschmelze erreichendiese Gemeinschaften eine kritischeMasse und können sogar heimische Artenverdrängen. Es könnten sich dabei auchKrankheitserreger etablieren, was zu einemerhöhten Gesundheitsrisiko für Mensch, Tierund Umwelt führen kann.Jede Technologie erfordert Methodenund Protokolle, die ihre Funktionstüchtigkeitüberprüfen. Nur wenngarantiert werden kann, dass die Komponentenrichtig zusammenspielen, könnenkomplizierte Geräte verlässlich arbeiten.„Die Quantentechnologien sind hier keineAusnahme“, sagt Thomas Monz vomInstitut für Experimentalphysik in Innsbruck.Basierend auf den eigenartigenGesetzen der Quantenmechanik sind abhörsichereKommunikation, neue schnelleSuperrechner und Simulationsmethodenmöglich. Es ist jedoch besonders schwierig,für die Quantentechnologien Protokollezu entwickeln, die deren Funktionstüchtigkeitsicherstellen. „Dies hat mit denRegeln der Quantenmechanik zu tun“,erklärt Jens Eisert, Professor für Quantenphysikan der Freien Universität Berlin.„Nicht nur verändert man mit der Messungdas Objekt, es ist auch so, dass derKonfigurationsraum der Quantenmechanikgigantisch groß ist – also der abstrakteRaum, in dem man quantenmechanischeSysteme beschreibt.“In der von den Forschern aus Innsbruck,Berlin, Köln und Sydney entwickeltenMethode kommen neuartige Ideenaus der angewandten Mathematik zumTragen, die aus dem sogenannten Compressed-Sensing-Verfahrenstammen. Diesesfindet eigentlich in der Signal- undBildverarbeitung Anwendung: Statt vollständigeDaten aufzunehmen, werdenweitaus weniger Daten in völlig zufälligerWeise aufgenommen. Diese Ideen übertrugendie Forscher nun auf die Quantenmechanik,entwickelten sie weiter underprobten sie im Experiment. „In diesemgenuin interdisziplinären Projekt sind Methodender angewandten Mathematik, dertheoretischen Physik und der Experimentalphysikzum Tragen gekommen“, erklärtJens Eisert. Zum Erproben der Technikenhaben die Physiker um Rainer Blattund Thomas Monz einzelne Ionen verwendet,die wie in einer Perlenkette aufgereihtsind, und so den Quantenzustandvon sieben Ionen in einem fehlerkorrigierendenCode sehr exakt rekonstruiert.Weitergedacht, ist mit solchen Methodentatsächlich ein Prüfstand für die Präparationenvon Quantensystemen denkbar,gewissermaßen ein TÜV für die Quantentechnologien.DOKTORATSKOLLEG AGEING AND REGENERATION GESTARTETAn der Fakultät für Biologie der Universität Innsbruck wurde im Frühjahr ein Doktoratskollegzum Thema Ageing und Regeneration gestartet. Mittelfristig will die Initiative dieAktivitäten im Bereich der Alterns- und Regenerationsforschungstärker bündeln. Derzeit sind in diesem Doktoratskolleg siebenPhD-Studierende eingeschrieben. Die Wissenschaftlerinnen undWissenschaftler um Pidder Jansen-Dürr, Ilse Kranner, Frank Edenhofer,Bert Hobmeyer, Ute Rothbächer, Werner Zwerschke und DirkMeyer von der Fakultät für Biologie haben sich zum Ziel gesetzt,evolutionär konservierte Mechanismen des Alterns zu analysieren,um daraus neue Strategien für die Regeneration zu erarbeiten.24 zukunft forschung 01/17Fotos: colourbox.de (1), Fondazione Edmund Mach (1), Uni Innsbruck (1)
Leben & Lernen –Bildung für den BerufAktuelles im Wintersemester 2017/18• Wirtschaftskriminalität, Korruption und Recht• Deutsch als Fremdsprache/Deutsch als Zweitsprache• Betriebliches Präventions- und Gesundheitsmanagement• Kosmetik-update• Molecular Analysis of Trophic Interactions• Textile and Polymer ScienceAngeboten werden Universitätslehrgänge und -kurse, Weiterbildungsseminare,Community Education und Projekte.Die wissenschaftliche Weiterbildung der Universität Innsbruck vermitteltZusatz- und höhere Fachqualifikationen in den an der Universität vertretenenStudienrichtungen. Dabei werden Forschung auf höchstem Niveau und aktuellerPraxisbezug miteinander verbunden.Das breite Spektrum an Weiterbildungsangeboten bietet vor allem Berufstätigendie Möglichkeit, fachspezifische Kompetenzen zu aktualisieren, weiter zuentwickeln und neue Aspekte kennen zu lernen.© BfÖ 2017zukunft forschung 01/17 25www.uibk.ac.at/weiterbildung
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