Long-lived qubit from three spin-1/2 atoms

A system of three spin-1/2 atoms allows the construction of a reference-frame-free (RFF) qubit in the subspace with total angular momentum $j=1/2$. The RFF qubit stays coherent perfectly as long as the spins of the three atoms are affected homogeneously. The inhomogeneous evolution of the atoms causes decoherence, but this decoherence can be suppressed efficiently by applying a bias magnetic field of modest strength perpendicular to the plane of the atoms. The resulting lifetime of the RFF qubit can be many days, making RFF qubits of this kind promising candidates for quantum information storage units. Specifically, we examine the situation of three $^6\textrm{Li}$ atoms trapped in a $\textrm{CO}_2$-laser-generated optical lattice and find that, with conservatively estimated parameters, a stored qubit maintains a fidelity of 0.9999 for two hours.Comment: 15 pages, 9 figures; version 2 reports a much improved analysis; version 3 contains more details about the four-atom cas

Lasst Gras darüber wachsen : Zur Überweidung der Grassteppe in der Inneren Mongolei

Die Lebensbedingungen der Nomaden in Zentralasien haben sich im letzten Jahrhundert grundlegend verändert. So wurden z.B. in der Inneren Mongolei, einer Autonomen Region im Nordosten von China, die Nomaden in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts sesshaft gemacht. In einem engen Zusammenhang mit diesen Veränderungen stehen die Überweidung der Grassteppe, Bodenerosion und Sandstürme in diesen Gebieten. Im Rahmen eines interdisziplinären Forschungsprojektes, das in Zusammenarbeit mit der Chinese Academy of Science durchgeführt und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wird, befasst sich eine Arbeitsgruppe des Instituts für Landschaftsökologie und Ressourcenmanagement der Universität Gießen mit Fragen zum Wasserhaushalt, mit der Wassererosion und mit dem Austrag von Kohlenstoff und Stickstoff über die Gewässer in der Inneren Mongolei

Анализ релейной защиты и автоматики района параллельных линий 110 кВ «Анжерская – Разъезд 3704» Кузбасской энергосистемы

Объектом анализа является релейная защита и автоматика района параллельных линий 110кВ «Анжерская – Разъезд 3704» Кузбасской энергосистемы Цель работы: анализ имеющегося оборудования защиты параллельных линий 110кВ, уставок защиты и согласованность степеней. В процессе исследования составлена схема замещения; рассмотрен состав защит линий и силовых трансформаторов; рассчитаны уставки и чувствительность защищаемой линии; обсуждены результаты выполненной работы. В результате исследования была рассмотрена релейная защита и автоматика параллельной линии 110кВ «АнжерсThe object of analysis is the relay protection and automation area of ​​parallel lines 110 "Anzherskaya - Departure of 3704" Kuzbass power system. Objective: To analyze the existing equipment protection of parallel lines of 110 kV, protection settings and consistency degrees The study is made equivalent circuit; considered part of protection lines and power transformers; designed set point and the sensitivity of the protected line; We discussed the results of the work performed

Monitoring Entanglement Evolution and Collective Quantum Dynamics

We generalize a recently developed scheme for monitoring coherent quantum dynamics with good time-resolution and low backaction [Reuther et al., Phys. Rev. Lett. 102, 033602 (2009)] to the case of more complex quantum dynamics of one or several qubits. The underlying idea is to measure with lock-in techniques the response of the quantum system to a high-frequency ac field. We demonstrate that this scheme also allows one to observe quantum dynamics with many frequency scales, such as that of a qubit undergoing Landau-Zener transitions. Moreover, we propose how to measure the entanglement between two qubits as well as the collective dynamics of qubit arrays.Comment: 11 pages, 5 figure

Improving irrigation efficiency will be insufficient to meet future water demand in the Nile Basin

The Nile River Basin covers an area of approximately 3.2 million km2 and is shared by 11 countries. Rapid population growth is expected in the region. The irrigation requirements of Nile riparian countries of existing (6.4 million ha) and additional planned (3.8 million ha, 2050) irrigation schemes were calculated, and the likely water savings through improved irrigation efficiency were evaluated. We applied SPARE:WATER to calculate irrigation demands on the basis of the well-known FAO56 Crop Irrigation Guidelines. Egypt (67 km3 yr-1) and Sudan (19 km3 yr-1) consume the highest share of the 84 km3 yr-1 total (2011). Assuming today’s poor irrigation infrastructure, the total consumption was predicted to increase to 123 km3 yr-1 (2050), an amount far exceeding the total annual yield of the Nile Basin. Therefore, a key challenge for water resources management in the Nile Basin is balancing the increasing irrigation water demand basin-wide with the available water supply. We found that water savings from improved irrigation technology will not be able to meet the additional needs of planned areas. Under a theoretical scenario of maximum possible efficiency, the deficit would still be 5 km3 yr-1. For more likely efficiency improvement scenarios, the deficit ranged between 23 and 29 km3 yr-1. Our results suggest that that improving irrigation efficiency may substantially contribute to decreasing water stress on the Nile system but would not completely meet the demand. Study Region: The Nile River Basin covers an area of approximately 3.2 million km2 and is shared by 11 countries. Rapid population growth is expected in the region. Study Focus: Record population growth is expected for the study region. Therefore, the irrigation requirements of Nile riparian countries of existing (6.4 million ha) and additional planned (3.8 million ha, 2050) irrigation schemes were calculated, and likely water savings through improved irrigation efficiency were evaluated. We applied a spatial decision support system (SPARE:WATER) to calculate the irrigation demands on the basis of the well-known FAO56 Crop Irrigation Guidelines. New Hydrological Insights for the Region: Egypt (67 km3yr-1) and Sudan (19 km3yr-1) consume the highest share of 84 km3yr-1 (2011). Assuming today’s poor irrigation infrastructure, the total demand were predicted to increase to 123 km3yr-1 (2050), an amount far exceeding the total annual yield of the Nile Basin. Therefore, a key challenge for water resources management in the Nile Basin is balancing the increasing irrigation water demand and available water supply. We found that water savings from improved irrigation technology will not be able to meet the additional needs of planned areas. Under a theoretical scenario of maximum possible efficiency, the deficit would still be 5 km3yr-1. For more likely efficiency improvement scenarios, the deficit ranges between 23 and 29 km3yr-1. Our results suggest that improving irrigation efficiency may substantially contribute to decreasing water stress on the Nile system but would not completely meet the demand

Konsensusstatement "Praktische Fertigkeiten im Medizinstudium" – ein Positionspapier des GMA-Ausschusses für praktische Fertigkeiten

Einleitung: Angestoßen durch die Änderung der Approbationsordnung haben die berufspraktischen Kompetenzen in Deutschland eine höhere Priorität erhalten und werden in den medizinischen Fakultäten deswegen vermehrt vermittelt. Dadurch entstand die Notwendigkeit, den Prozess mehr und mehr zu standardisieren. Auf Initiative der deutschsprachigen Skills Labs wurde der GMA-Ausschuss für praktische Fertigkeiten gegründet, der einen kompetenzbasierten Lernzielkatalog entwickelte, dessen Entstehung und Struktur hier beschrieben wird. Ziel des Kataloges ist es, die praktischen Fertigkeiten im Medizinstudium zu definieren und damit den Fakultäten eine rationale Planungsgrundlage für die zur Vermittlung praktischer Fertigkeiten notwendigen Ressourcen zu geben. Methodik: Aufbauend auf schon vorhandenen deutschsprachigen Lernzielkatalogen wurde mittels einem mehrfach iterativem Kondensationsprozesses, der der Erarbeitung von S1-Leitlinien entspricht, vorgegangen, um eine breite fachliche und politische Abstützung zu erhalten. Ergebnisse: Es wurden 289 verschiedene praktische Lernziele identifiziert, die zwölf verschiedenen Organsystemen, drei Grenzbereichen zu anderen Kompetenzbereichen und einem Bereich mit organsystemübergreifenden Fertigkeiten zugeordnet. Sie wurden drei verschiedenen zeitlichen und drei verschiedenen Tiefendimensionen zugeordnet und mit dem Schweizer und dem Österreichischem Pendant abgeglichen. Diskussion: Das vorliegende Konsensusstatement kann den deutschen Fakultäten eine Grundlage zur Planung der Vermittlung praktischer Fertigkeiten bieten und bildet einen wichtigen Schritt zu einem nationalen Standard medizinischer Lernziele. Blick in die Zukunft: Das Konsensusstatement soll einen formativen Effekt auf die medizinischen Fakultäten haben, ihre praktischen Unterrichtsinhalte entsprechend zu vermitteln und die Ressourcen danach zu planen

Upscaling von Abflussprozessen mit Multitracer-Methoden - Komplexität oder Generalisierung?

Tracerbasierte Mischungsmodelle eignen sich zur Ganglinienseparation, um hydrologische Modelle zu validieren. Bei der Anwendung in mesoskaligen Einzugsgebieten (EZG) ist von zentraler Bedeutung, ob die Informationen im Gebietsauslass das gesamte EZG repräsentieren, oder ob die hydrochemische und hydrologische Komplexität auf dieser Skala repräsentative Aussagen zu Abflussprozessen verhindert. Mithilfe tracerbasierter, multivariater, räumlicher Analysen konnte der Einfluss der hydrochemischen Heterogenität und der hydrologischen Komplexität, wie die Variabilität des Niederschlags, Skaleneffekte in Grundwasserspeichern und der Transport der unterschiedlichen Abflüsse durch das Gewässernetz, gezeigt werden. Dies macht im Kontinuum zwischen Komplexität im EZG und Einfachheit der Systemantwort am Gebietsauslass die vorgestellten diagnostischen Methoden notwendig