Vogelträumen lauschen, Qubits sichern, sich unmögliches Billard vorstellen

Es ist Samstag, was bedeutet, dass die Menschen in einem Universum, in dem der Pfeil der Zeit rückwärts geht, morgen zur Arbeit gehen müssen. In solch einem hypothetischen Universum hasst Garfield Freitage – kaum vorstellbar. Diese Woche haben wir uns mehrere hundert bahnbrechende wissenschaftliche Entwicklungen angesehen, von denen ich vier hier hervorgehoben habe, darunter eine neue Geoengineering-Studie, einen Durchbruch in der Sicherheit von Quantencomputern und das Abhören der melodischen Träume von Vögeln.

Die Wolken erstarrten

Während der Sonnenfinsternis am Montag, als das Licht in ganz Brooklyn schwächer wurde und die Temperatur um acht Grad sank, kam mir der Gedanke: Das Blockieren der Sonne ist eine großartige Möglichkeit, die Atmosphäre abzukühlen (ich habe einen Associate-Abschluss von einer anerkannten Hochschule). ). Es stellt sich heraus, dass Forscher Geoengineering-Ansätze seit Jahrzehnten mit Interesse (und oft auch mit Schrecken) untersuchen.

Nun haben Forscher der Universität Birmingham, die die Aufhellung mariner Wolken modellieren, festgestellt, dass diese hauptsächlich durch die Vergrößerung der Wolkendecke funktioniert und bis zu 90 Prozent ihrer Kühlwirkung ausmacht. Frühere Modelle konzentrierten sich hauptsächlich auf die Wirkung der Aerosol-Injektion, um die Helligkeit der Wolken zu erhöhen und das Sonnenlicht dorthin zurück zu reflektieren, wo es herkommt. Die Idee besteht darin, winzige reflektierende Partikel in die Atmosphäre zu sprühen, die sich mit Wolken vermischen und deren Helligkeit erhöhen. In Australien laufen derzeit Experimente, während Meeresforscher versuchen, die Bleiche des Great Barrier Reef zu reduzieren.

In der aktuellen Studie untersuchten Forscher die natürliche Injektion von Aerosolen aus dem Kilauea-Ausbruch auf Hawaii mithilfe von Modellen des maschinellen Lernens, Satellitendaten und historischen Wetterdaten. Sie schätzen, dass die Wolkendecke in Zeiten vulkanischer Aktivität um bis zu 50 % zunahm und einen Kühleffekt von bis zu -10 W·m erzeugte.^-2 auf regionaler Ebene.

Figment aktualisiert

Forscher der Universität Buenos Aires nutzten ihre 20-jährige Forschung zur Muskelaktivierung von Vögeln, um neuronale Daten eines bewusstlosen Vogels, der von einem Revierkampf träumte, in synthetische Vogelgesänge umzuwandeln. Während des Schlafs zeigen Vögel Muster der Muskelaktivität, die bekannten Verhaltensweisen entsprechen, einschließlich Signalen, die im Zusammenhang mit der Lautäußerung an die Muskulatur übertragen werden.

In ähnlicher Weise zeigen Menschen und andere Tiere während Träumen Muskelaktivierungen, die den Aktivitäten im Wachzustand ähneln. Der Vogel, ein Fliegenfänger namens Großer Kiskadee (benannt nach seinem charakteristischen Gesang), wurde aufgrund seiner gut untersuchten physikalischen Gesangsmechanismen ausgewählt. Während der Vogel schlief, beobachteten die Forscher, dass er seinen Federkamm in einer Geste hob, die mit Territorialverhalten verbunden ist; Mithilfe eines dynamischen Modells des suboscinen Stimmapparats wandelten die Forscher Daten aus der Aktivität der Spritzenmuskulatur des Vogels in den charakteristischen Revierruf des Großen Kiskadees um.

„Ich empfand großes Mitgefühl, als ich mir vorstellte, wie dieser einsame Vogel in seinem Traum einen Territorialkonflikt nachstellt. Wir haben mehr mit anderen Arten gemeinsam, als wir normalerweise erkennen“, sagt Studienautor Gabriel Mindlin.

Imaginäres Snooker

Forscher nutzen seit langem ein idealisiertes Billardspiel als Modell für mathematische und physikalische Phänomene. Geht man beispielsweise von einem perfekten Billardtisch und einer perfekt kugelförmigen Spielkugel ohne Reibung aus, prallt die Kugel ständig von den Tischwänden ab.

Zu den von Theoretikern untersuchten Fragen gehören Dinge wie: „Kehrt der Ball jemals dorthin zurück, wo er angefangen hat?“ „Besucht der Ball jeden Punkt auf dem Tisch?“ Und was passiert, wenn Sie den Startpunkt oder den Winkel der ersten Aufnahme variieren?

Diese Fragen sind in vielen mathematischen Kontexten anwendbar, einschließlich der Erforschung des Chaos. Nun hat eine Gruppe von Forschern der Universität Amsterdam dieses Gedankenexperiment mit einer neuen Einschränkung modifiziert: Was wäre, wenn der Ball niemals seinen eigenen Weg kreuzen könnte? Die Folge ist, dass die Tabellengröße immer kleiner wird. Die neue Einschränkung zeigt, dass der Ball schließlich auf seinem eigenen Weg auf dem Tisch hängen bleibt und dass es wahrscheinlicher ist, dass er an einigen Stellen des Tischs hängen bleibt als an anderen.

Das ist für Biologen interessant, denn viele Arten gehen bei der Nahrungssuche einen eigenen Weg, um beispielsweise zuvor erkundete Gebiete zu meiden. Die Forscher weisen darauf hin, dass einzellige Schleimpilze solche Selbstvermeidungswege einschlagen. „Die Ergebnisse würden uns helfen, diese biologischen Systeme besser zu verstehen und vielleicht sogar die Erkenntnisse zu integrieren, die wir gewonnen haben, um diese Form des Gedächtnisbillards für den Einsatz in Robotern zu optimieren“, sagt Co-Autor Mazi Jalaal.

Verzauberte Quanten

Physiker an der Universität Oxford wissen, dass Sie derzeit keinen Quantencomputer zu Hause haben, aber wenn ja, denken sie, dass Sie wahrscheinlich Fotos und dergleichen in die Cloud hochladen möchten. Ich meine, dem Quantencomputing stehen einige gewaltige Herausforderungen bevor, wie zum Beispiel die Suche nach einem Qubit, das bei Temperaturen über dem absoluten Nullpunkt kohärent bleibt, nur für den Anfang. Aber hypothetisch: Wenn dies der Fall wäre und es möglich wäre, Haushaltsgeräte mit Quantencomputer-Hardware in Massenproduktion herzustellen, möchten Sie, dass Ihre Verbindung zur Cloud sicher ist.

Die Forscher beschreiben „blindes Quantencomputing“, einen Fortschritt in sicheren Quantennetzwerken unter Verwendung gefangener Ionen und einzelner Photonen. Im Labor verbanden sie einen Quantencomputerserver über eine Glasfasernetzwerkverbindung mit einem Photonendetektor. Durch ihr System ist es möglich, auf entfernte Quantensysteme zuzugreifen, vertrauliche Informationen mithilfe geheimer Algorithmen zu verarbeiten und die Richtigkeit der Ergebnisse zu überprüfen, ohne geheime Informationen preiszugeben.

Die Berechnungen führen zu Korrekturen, die auf alle nachfolgenden Berechnungen angewendet werden müssen, sodass Echtzeitinformationen erforderlich sind, um dem Algorithmus zu entsprechen. Sie stellen sich ein Gerät vor, das an einen Laptop angeschlossen werden kann, um Daten bei der Nutzung von Quanten-Cloud-Diensten zu schützen.

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