QUBE – Quantum Key Distribution with CubeSat

QUBE (Quantum Key Distribution with CubeSat) is one out of three pilot projects in the frame of the national German initiative QUTEGA to promote quantum technologies. The project is funded by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) with co-funding of industry as preparation for the European flagship on Quantum Technology. With the current development pace in quantum computation, it has been predicted that in less than two decades quantum computers will be able to break encryption codes deployed today, which are currently based on mathematical problems difficult to solve with classical computation. This shows the urgent need for quantum-safe encryption that is resistant to attacks of both, quantum and classical, computers. A long term solution for quantumsafe encryption is the use of a completely random, so-called One-Time-Pad generated with true Random Number Generation (RNG) and distributed via Quantum Key Distribution (QKD). The QKD in fiber networks is limited to approx. 100 km due to damping within the carrier medium. For longer distances so far only satellite based techniques are able to transmit the keys. As a pathfinder, QUBE plans perform an in-orbit demonstration of the core technologies on a CubeSat platform

QUBE – Towards Quantum Key Distribution with Small Satellites

Quantum Key Distribution (QKD) in space will be integral for future quan-tum networks. The space mission QUBE will test novel integrated optics components in a three-unit CubeSat demonstrating an economic route for global-scale QKD

QUBE-II - Quantum Key Distribution with a CubeSat

The digitization of our everyday lives is omnipresent. Secure data transmission is therefore of enormous importance in almost all areas of our society. The cryptographic processes for encrypting transmitted messages used today are based on algorithms relying on the limited computing power of today's computers. However, data intercepted today can be stored, decrypted and altered in the future with more powerful or even quantum computers, which are currently under development. However, the use of quantum states as carriers of information makes physically secure communication possible. The laws of quantum mechanics guarantee that data cannot be intercepted or stored unnoticedly. The security against eavesdropping is based on fundamental laws of nature and therefore cannot be overcome even by future technologies. One approach for the global distribution of quantum keys is communication via satellite. This enables a greater range than fiber-optic links, which are currently limited to a few 100 kilometers due to losses along the line. The exchange of secret keys between several ground stations via satellite thus enables global, secure communication. The QUBE-II group is working on the development of a novel miniature satellite capable of complete quantum key exchange. The platform for this is formed by low-cost miniature satellites, so-called CubeSats. New technologies for generating quantum keys on the CubeSat platform in combination with powerful optical communication systems will enable a fully functional system in a 3x2 cube form factor. Building on the predecessor project QUBE, miniaturized quantum components are being developed that can withstand the extreme temperature and radiation loads in space. These will then be integrated into a miniature satellite weighing about 10 kilograms. The research team will use the Optical Ground Station Oberpfaffenhofen near Munich as receiver station and upgrade it accordingly for reception of QUBE quantum states and implementation of the needed classical free-space optical communication links. This paper provides insight into the structure of the QUBE-II project and lays out the challenges of a successful key exchange between CubeSat and ground station. Thereby, especially the future improvements and innovations compared to the predecessor project QUBE will be discussed

A time-resolved proteomic and prognostic map of COVID-19.

COVID-19 is highly variable in its clinical presentation, ranging from asymptomatic infection to severe organ damage and death. We characterized the time-dependent progression of the disease in 139 COVID-19 inpatients by measuring 86 accredited diagnostic parameters, such as blood cell counts and enzyme activities, as well as untargeted plasma proteomes at 687 sampling points. We report an initial spike in a systemic inflammatory response, which is gradually alleviated and followed by a protein signature indicative of tissue repair, metabolic reconstitution, and immunomodulation. We identify prognostic marker signatures for devising risk-adapted treatment strategies and use machine learning to classify therapeutic needs. We show that the machine learning models based on the proteome are transferable to an independent cohort. Our study presents a map linking routinely used clinical diagnostic parameters to plasma proteomes and their dynamics in an infectious disease

Observing Solvation Dynamics with Simultaneous Femtosecond X-ray Emission Spectroscopy and X-ray Scattering

In liquid phase chemistry dynamic solute–solvent interactions often govern the path, ultimate outcome, and efficiency of chemical reactions. These steps involve many-body movements on subpicosecond time scales and thus ultrafast structural tools capable of capturing both intramolecular electronic and structural changes, and local solvent structural changes are desired. We have studied the intra- and intermolecular dynamics of a model chromophore, aqueous [Fe(bpy)3]2+, with complementary X-ray tools in a single experiment exploiting intense XFEL radiation as a probe. We monitored the ultrafast structural rearrangement of the solute with X-ray emission spectroscopy, thus establishing time zero for the ensuing X-ray diffuse scattering analysis. The simultaneously recorded X-ray diffuse scattering patterns reveal slower subpicosecond dynamics triggered by the intramolecular structural dynamics of the photoexcited solute. By simultaneous combination of both methods only, we can extract new information about the solvation dynamic processes unfolding during the first picosecond (ps). The measured bulk solvent density increase of 0.2% indicates a dramatic change of the solvation shell around each photoexcited solute, confirming previous ab initio molecular dynamics simulations. Structural changes in the aqueous solvent associated with density and temperature changes occur with ∼1 ps time constants, characteristic for structural dynamics in water. This slower time scale of the solvent response allows us to directly observe the structure of the excited solute molecules well before the solvent contributions become dominant

A time-resolved proteomic and prognostic map of COVID-19

COVID-19 is highly variable in its clinical presentation, ranging from asymptomatic infection to severe organ damage and death. We characterized the time-dependent progression of the disease in 139 COVID-19 inpatients by measuring 86 accredited diagnostic parameters, such as blood cell counts and enzyme activities, as well as untargeted plasma proteomes at 687 sampling points. We report an initial spike in a systemic inflammatory response, which is gradually alleviated and followed by a protein signature indicative of tissue repair, metabolic reconstitution, and immunomodulation. We identify prognostic marker signatures for devising risk-adapted treatment strategies and use machine learning to classify therapeutic needs. We show that the machine learning models based on the proteome are transferable to an independent cohort. Our study presents a map linking routinely used clinical diagnostic parameters to plasma proteomes and their dynamics in an infectious disease

City branding as economic necessity

Kvalitetno brendiranje grada je preduvjet za njihovu prepoznatljivost, kvalitetno pozicioniranje i stvaranje dodatne vrijednosti. Praksa i mnogobrojni primjeri potvrđuju ispravnost ove teze. Brendiranje gradova je nužno kako bi se pojačala konkurentnost, ostvarila veća dobit i osigurao razvoj mjesta. No ne radi se samo o ekonomskim kategorijama jer se pod razvojem mjesta podrazumijevaju i pozitivna demografska kretanja, obogaćivanje kulturnih sadržaja kao i drugih činitelja koji podižu ukupnu kvalitetu života. Izazov je to i nužnost i za gradove u Hrvatskoj kako bi bili konkurentni u oštroj tržišnoj konkurenciji.Quality city branding is a precondition for their recognazibility, quality positionig and creating of added value. Practice and numerous examples confirm correction of this theses. City branding is necessary to enhance concurence, gain bigger profit and ensure place development. But this is not only about economic categories because under place development it is understandable alsto positive demographic movement, enrichment of cultural contens as well as other factors which raise total quality of life. This is as well a challenge as it is a necessity for cities in Croatia so they could be concurente in harsh economy concurence

Infektionsquellensuche bei ambulant erworbenen Fällen von Legionärskrankheit – Ergebnisse der LeTriWa-Studie; Berlin, 2016–2020

Hintergrund/Zielsetzung: Bei ambulant erworbenen Fällen von Legionärskrankheit (AE-LK) ist die Infektionsquelle meistens unbekannt. Es wird vermutet, dass mit Legionellen kontaminiertes häusliches Trinkwasser eine häufige Ursache ist. Um hierzu mehr Evidenz zu generieren, kooperierten das Robert Koch-Institut (RKI), das Umweltbundesamt (UBA) und das Konsiliarlabor (KL) für Legionellen in einer vom Bundesministerium für Gesundheit geförderten Studie zum Thema „Legionellen in der Trinkwasser-Installation“ (LeTriWa-Studie). Eines der Teilprojekte hatte zum Ziel, in Zusammenarbeit und enger Abstimmung mit den Berliner Gesundheitsämtern und Krankenhäusern herauszufinden, bei wie vielen Fällen von AE-LK evidenzbasiert eine Infektionsquelle identifiziert werden kann. Methodik: Bei allen Berliner Meldefällen von Legionärskrankheit wurde zeitnah die Abnahme einer zusätzlichen Urin- und tiefen Atemwegsprobe initiiert, welche an das KL geschickt wurden. In die Studie einwilligende Patientinnen und Patienten wurden mittels eines ausführlichen Fragebogens befragt, u. a. um potenzielle Infektionsquellen zu eruieren. Aus dem Haushalt der Erkrankten und bei in Frage kommenden externen, außerhäuslichen Infektionsquellen wurden Wasserproben genommen. Für eine Risikobewertung der häuslichen Trinkwasser-Installation (TWI) wurde die Durchführung einer weitergehenden Untersuchung im Rahmen einer Gefährdungsanalyse initiiert. Alle Umweltproben wurden im Labor des UBA auf Legionellen untersucht. Die Isolate wurden im KL typisiert und – soweit verfügbar – mit dem bei der Fallperson identifizierten Stamm abgeglichen. Die erhobenen Befunde wurden für die Zuordnung einer Infektionsquelle mit Hilfe einer im Rahmen des Projekts entwickelten Evidenz-Matrix nach mikrobiologischen und epidemiologischen Gesichtspunkten bewertet. Anhand von drei Evidenztypen (mikrobiologische, Cluster- und analytisch-vergleichende Evidenz) konnten wir die Studienteilnehmenden entweder einer externen Infektionsquelle außerhalb des häuslichen Bereichs, eine nicht an das häusliche Trinkwasser angeschlossene Infektionsquelle im häuslichen Bereich (z. B. Luftbefeuchter) oder dem häuslichen Trinkwasser zuordnen. Eine Wasserquelle wurde über mikrobiologische Evidenz einem Fall zugeordnet, wenn sie (i) einen Stamm enthielt, der dem monoklonalen Antikörper(MAb-)typ 3/1 angehört und zu den MAb 3/1-positiven Stämmen zählt und es keinen Widerspruch im Abgleich des Patienten- und Umweltstamms (bzgl. MAb-Typ/-Subtyp oder Sequenztyp (ST)) gab, oder (ii) wenn der Stamm der erkrankten Person mit dem Umweltstamm mindestens auf MAb-Typ-Ebene übereinstimmte. Eine Quelle wurde anhand von Cluster-Evidenz einem Fall zugeordnet, wenn mindestens zwei Fälle zur selben potenziellen Quelle innerhalb von zwei Jahren exponiert waren. Wir verglichen zudem statistisch die Häufigkeit der Exposition gegenüber einer möglichen Infektionsquelle von Fällen und Kontrollen (analytisch-vergleichende Evidenz). Für jeden Studienteilnehmenden strebten wir an, zwei Kontrollpersonen zu rekrutieren, die ebenfalls befragt wurden und bei denen in gleicher Weise Standard-Haushaltsproben wie bei den Fallpersonen genommen wurden. Zudem wurde versucht, vom Betreiber der TWI eine Erlaubnis für eine kostenfreie Gefährdungsanalyse, einschließlich einer weitergehenden Untersuchung, zu erhalten. Ergebnisse: Insgesamt konnten wir 147 Studienteilnehmende (LeTriWa-Fälle) einschließen und 217 Kontrollpersonen rekrutieren. Die LeTriWa-Fälle waren im Median 68 Jahre alt (Spannweite 25–93), 3 und mehrheitlich männlich (n = 96; 65 %). Bei 84 LeTriWa-Fällen konnte aus den Patientenproben der MAb-Typ identifiziert werden, bei 83 (99 %) ein MAb 3/1-positiver Stamm und bei einem ein MAb 3/1-negativer Stamm. Im Vergleich zu den Kontrollpersonen (nicht infiziert) war der Fallstatus (infiziert) nicht mit einer höheren Legionellenkonzentration in den Standard-Haushaltsproben assoziiert, jedoch hochsignifikant mit dem Vorhandensein eines MAb 3/1-positiven Stammes (Odds Ratio (OR) = 4,5; 95 %-Konfidenzintervall (KI) = 2,0–10,8; p < 0,001). Bei 23 (16 %) der 147 LeTriWa-Fälle konnte eine externe, außerhäusliche Quelle und bei 40 (27 %) Fällen das häusliche Trinkwasser als wahrscheinliche Infektionsquelle zugeordnet werden. Das Tragen einer unzureichend desinfizierten Zahnprothese war die einzige häusliche Nicht-Trinkwasserquelle, die signifikant mit dem Fallstatus assoziiert war (OR = 2,3; 95 % KI = 1,04–5,24; p = 0,04) und ermöglichte eine Quellen-Zuordnung von weiteren 6 % der Fälle. Mit insgesamt 49 % konnten wir etwa die Hälfte der LeTriWa-Fälle einer wahrscheinlichen Infektionsquelle auf Evidenz-Basis zuordnen. Schlussfolgerungen: Wir konnten unter Verwendung eines neuartigen Matrix-Konzepts in Berlin der Hälfte der LeTriWa-Fälle eine wahrscheinliche Infektionsquelle zuordnen. Die Ergebnisse unterstützen die Bedeutung von häuslichem Trinkwasser als Ursache für AE-LK. Etwa die Hälfte aller Studienfälle blieben allerdings unerklärt. Die Ergebnisse der Standard-Haushaltproben legen nahe, dass nicht die Kontamination mit jeglichen Legionellen oder die Höhe der Legionellenkonzentration die Personen gefährdet, sondern vielmehr der Legionellenstamm, insbesondere das Vorhandensein von MAb 3/1-positiven Stämmen. Weitere Untersuchungen und/oder Analysen sind erforderlich, um zu verstehen, welche Faktoren zur Kontamination von häuslichem Trinkwasser mit pathogenen Legionellen beitragen und welche Faktoren eine Infektion zu verhindern helfen

4MOST : the 4-metre multi-object spectroscopic telescope project in the assembly, integration, and test phase

4MOST is a new high-multiplex, wide-field spectroscopic survey facility under construction for ESO's 4m-VISTA telescope at Paranal, Chile. Its key specifications are: a large field of view of 4.4 square degrees, a high multiplex fibre positioner based on the tilting spine principle that positions 2436 science fibres in the focal surface of which 1624 fibres go to two low-resolution optical spectrographs (R = λ/Δλ ~ 6500) and 812 fibres transfer light to the high-resolution optical spectrograph (R ~ 20,000). Currently, almost all subsystems are completed and full testing in Europe will be finished in spring 2023, after which 4MOST will be shipped to Chile. An overview is given of instrument construction and capabilities, the planned science of the consortium and the recently selected community programmes, and the unique operational scheme of 4MOST

„Wenn ich rede, kann ich das besser formulieren.“ Textproduktion zwischen Mündlichkeit und Schriftlichkeit beim DiktierenmitSpracherkennung

Schüler L. „Wenn ich rede, kann ich das besser formulieren.“ Textproduktion zwischen Mündlichkeit und Schriftlichkeit beim DiktierenmitSpracherkennung. In: Lemke V, Kruse N, Steinhoff T, Sturm A, eds. Schreibunterricht Studien und Diskurse zum Verschriften und Vertexten. Münster: Waxmann Verlag; 2023: 33-52