Spatially distributed multipartite entanglement enables Einstein-Podolsky-Rosen steering of atomic clouds

A key resource for distributed quantum-enhanced protocols is entanglement between spatially separated modes. Yet, the robust generation and detection of nonlocal entanglement between spatially separated regions of an ultracold atomic system remains a challenge. Here, we use spin mixing in a tightly confined Bose-Einstein condensate to generate an entangled state of indistinguishable particles in a single spatial mode. We show experimentally that this local entanglement can be spatially distributed by self-similar expansion of the atomic cloud. Spatially resolved spin read-out is used to reveal a particularly strong form of quantum correlations known as Einstein-Podolsky-Rosen steering between distinct parts of the expanded cloud. Based on the strength of Einstein-Podolsky-Rosen steering we construct a witness, which testifies up to genuine five-partite entanglement.Comment: 27 pages, 4 figures, 6 supplementary figure

Quantum-Enhanced Sensing Based on Time Reversal of Nonlinear Dynamics

We experimentally demonstrate a nonlinear detection scheme exploiting time-reversal dynamics that disentangles continuous variable entangled states for feasible readout. Spin-exchange dynamics of Bose-Einstein condensates is used as the nonlinear mechanism which not only generates entangled states but can also be time reversed by controlled phase imprinting. For demonstration of a quantum-enhanced measurement we construct an active atom SU(1,1) interferometer, where entangled state preparation and nonlinear readout both consist of parametric amplification. This scheme is capable of exhausting the quantum resource by detecting solely mean atom numbers. Controlled nonlinear transformations widen the spectrum of useful entangled states for applied quantum technologies.Comment: 9 pages, 3 figures, 3 pages supplementary material, 2 supplementary figure

Observation of universal dynamics in a spinor Bose gas far from equilibrium

The dynamics of quantum systems far from equilibrium represents one of the most challenging problems in theoretical many-body physics. While the evolution is in general intractable in all its details, relevant observables can become insensitive to microscopic system parameters and initial conditions. This is the basis of the phenomenon of universality. Far from equilibrium, universality is identified through the scaling of the spatiotemporal evolution of the system, captured by universal exponents and functions. Theoretically, this has been studied in examples as different as the reheating process in inflationary universe cosmology, the dynamics of nuclear collision experiments described by quantum chromodynamics, or the post-quench dynamics in dilute quantum gases in non-relativistic quantum field theory. Here we observe the emergence of universal dynamics by evaluating spatially resolved spin correlations in a quasi one-dimensional spinor Bose-Einstein condensate. For long evolution times we extract the scaling properties from the spatial correlations of the spin excitations. From this we find the dynamics to be governed by transport of an emergent conserved quantity towards low momentum scales. Our results establish an important class of non-stationary systems whose dynamics is encoded in time independent scaling exponents and functions signaling the existence of non-thermal fixed points. We confirm that the non-thermal scaling phenomenon involves no fine-tuning, by preparing different initial conditions and observing the same scaling behaviour. Our analog quantum simulation approach provides the basis to reveal the underlying mechanisms and characteristics of non-thermal universality classes. One may use this universality to learn, from experiments with ultra-cold gases, about fundamental aspects of dynamics studied in cosmology and quantum chromodynamics.Comment: 10 pages, 4 figures, 3 supplementary figure

Lesetest für Berufsschüler/innen LTB-3. Handbuch

Klassenarbeiten, Klausuren und Fachprüfungen dauern oft mehrere Stunden,sowohl in ihrer Dauer wie in ihrer Auswertung. Die Dauer der Prüfungen ist in Prüfungsordnungen vorgegeben. Der vorliegende Test ermöglicht es, auf ökonomische und objektive Weise die Lesekompetenz von Schülerinnen und Schülern zu erfassen. Er ist einfach handzuhaben, Testdurchführung und -auswertung nehmen nur wenig Zeit in Anspruch und ermöglichen eine problemlose Integration in den Schulalltag. Ein Test kann nicht von einer Person entwickelt werden und so stehen als Autoren und Berater mehrere Personen auf der Titelseite. Neben den genannten Mitwirkenden waren noch unzählige Personen beteiligt, die hier und da konstruktiv an einer Frage „herumkritisierten“

Kognitive Prozesse der Adressatenantizipation beim Schreiben

Im Fokus dieser Untersuchung stand die Textproduktion aus kognitiver Sicht. Diese umfasst im Wesentlichen vier Wissensbereiche. Neben dem thematischen und linguistischen Wissen, widmete sich die Arbeit vor allem dem pragmatischen, insbesondere dem Adressatenwissen und den dazugehörenden Prozessen. Es wurde dargestellt, dass der Adressat aufgrund seiner räumlichen und zeitlichen Distanz vom Schreiber antizipiert werden muss, wenn er erfolgreich kommunizieren will. Adressatenantizipation wurde definiert als kognitive Vorwegnahme, also als eine mentale Repräsentation eines potenziellen Lesers (oder einer Leserschaft) mit seinen (ihren) bestimmten kognitiven, affektiven und motivationalen Verständnisvoraussetzungen. Studien zeigten, dass diejenigen Schreiber adressatenorientiertere Texte schrieben, die drei mentale Repräsentationen miteinander vergleichen konnten: die Repräsentation ihres intendierten Textes, die des geschriebenen und erneut gelesenen Textes und die Repräsentation, wie ein potentieller Leser seinen Text verstehen würde. Die Studien konnten jedoch nicht detailliert zeigen, wie und wann dies genau geschah. Die zentralen Fragestellungen der Arbeit waren daher: (1) Antizipieren die Schreiber den Adressaten während sie schreiben? (2) Wenn die Schreiber den Adressaten während des Schreibprozesses antizipieren, wann tun sie dies und mit welcher Wirkung? (3) Gibt es bestimmte Stellen, an denen die Adressatenantizipation eine größere Rolle spielt als an anderen? Die empirischen Ergebnisse wurden auf der Grundlage der gängigen Schreibprozessmodelle und der kognitiven Architektur ACT-R Anderson (1983, 1993, 2007) interpretiert. Bisher haben kognitive Schreibprozessmodelle, trotz häufiger Forderung, nicht auf solche zurückgegriffen. Die vorliegende Studie ist als Versuch zu sehen, die Adressatenantizipation im Lichte einer solchen kognitiven Architektur zu begreifen. In einem experimentellen Setting schrieben 37 Studierende am Computer persuasive Texte mit dem Thema „Soll unsere Cafeteria geschlossen werden und sollen die frei werdenden Mittel anders genutzt werden?“ Das Design der Studie war als Between-Design angelegt, d.h. jeder Studierende schrieb einen Text an jeweils einen Adressaten. Die Adressaten unterschieden sich im Bekanntheitsgrad: In einer Versuchsbedingung schrieben die Studierenden an einen Freund/eine Freundin, in der anderen Bedingung an einen Mitarbeiter der Universität, Herrn Much. Der Schreibprozess wurde mit Hilfe des Keystroke Loggings aufgezeichnet. Ausgewertet wurden Pausenzeiten und Revisionsprozesse, die im Anschluss mit Hilfe eines tape-recorded stimulated recalls besprochen und validiert wurden. Zentrale Ergebnisse der Studien waren: (a) Die Probandinnen und Probanden haben während des Schreibprozesses mindestens einmal an den Adressaten gedacht. Es zeigte sich jedoch, dass verschieden bekannte und komplexe Adressaten sich nicht unstrukturiert auf den Schreibprozess auswirken. In beiden Versuchsbedingungen zeigten sich einige lange Pausen während des Schreibprozesses, in denen prinzipiell mit dem Adressaten verbundene Ziele und mentale Repräsentationen verarbeitet werden könnten. (b) Die größten Pausenzeitdifferenzen zeigten sich zwischen Sätzen und Absätzen, also an den Stellen, an denen es sinnvoll erscheint, den bereits geschrieben Text mit der Repräsentation der eigenen Ideen sowie mit der Repräsentation der Interpretation eines antizipierten Adressaten zu vergleichen. Nach dem ACT-R-Modell wird der mit Hilfe des visuellen Moduls aufgenommene selbst verfasste Text (bzw. ein Teil des Textes) zunächst verstanden und als mentale Repräsentation in das Imaginal Modul verschoben, wo es zur Weiterverarbeitung, zum Beispiel zum Vergleich, bereit steht. Die Pausenzeitdifferenzen innerhalb eines Wortes waren gering. Das Tippen eines Wortes ist also weitgehend prozeduralisiert, einen Einfluss von pragmatischen Zielen in Form einer Adressatenantizipation ist hier unwahrscheinlich. Es scheint sinnvoll anzunehmen, dass der Vergleich der mentalen Repräsentationen nicht zwischen den einzelnen Buchstaben innerhalb eines Wortes stattfindet, sondern an ‚globaleren‘ Stellen, wie zwischen zwei Sätzen oder Absätzen. (c) Versuchspersonen der Versuchsbedingung mit dem bekannten Adressaten korrigierten mehr Tippfehler. Dies wirkte zunächst widersprüchlich. Eine Erklärung wäre, dass sich Tippfehler weitgehend der Kontrolle entziehen, d.h., beim kompetenten Schreiber werden beim schnellen Schreiben häufiger Tippfehler gemacht, aber auch automatisiert wieder verbessert. Diese stark prozeduralisierten Prozesse sind weitgehend unabhängig von hierarchiehöheren Zielvorgaben aus dem Goal Modul, zu denen die Adressatenorientierung und -antizipation gehören. Mehr Tippfehlerkorrekturen bei gleichzeitigem schnellen Schreiben bedeutet hier also weniger Kontrolle, denn ein höheres Maß an Kontrolle, besonders durch pragmatische Prozesse, würde den Schreibfluss zum Erliegen bringen. (d) Es zeigte sich bei den Versuchspersonen, die an ihren Freund geschrieben hatten, zwar häufigeres Korrigieren von Tippfehlern am aktuell geschriebenen Text (‚präkontextuell‘), nicht jedoch hinsichtlich des Korrigierens von Tippfehlern im Text, der zuvor geschrieben wurde (‚kontextuell‘). Hier machten diejenigen, die an einen unbekannten Adressaten schrieben, mehr Korrekturen. Dies ist dadurch zu erklären, dass kontextuelle Revisionen unter der Kontrolle des pragmatischen Wissens stehen. Des Weiteren zeigte sich, dass kontextuelle Revisionen, und dort insbesondere jene, die die inhaltliche Struktur des Textes entweder auf Mikro- oder Makroebene änderten, häufiger von den Versuchspersonen gemacht wurden, die an den unbekannten Adressaten schrieben. Dies lässt sich damit erklären, dass an einen unbekannten Adressaten mehr Informationen explizit vermittelt werden müssen, was wiederum einen höheren kognitiven Aufwand erfordert, der während es Schreibens nicht zu leisten ist

The contribution of general language ability, reading comprehension and working memory to mathematics achievement among children with English as additional language (EAL): an exploratory study

An increasing number of high-stakes mathematics standardised tests around the world place an emphasis on using mathematical word problems to assess students’ mathematical understanding. Not only do these assessments require children to think mathematically, but making sense of these tests’ mathematical word problems also brings children’s language ability, reading comprehension and working memory into play. The nature of these test items places a great deal of cognitive demand on all mathematics learners, but particularly on children completing the assessments in a second language that is still developing. This paper reports findings from an exploratory study on the contribution of language to mathematics achievement among 35 children with English as an Additional Language (EAL) and 31 children with English as their first language (FLE). The findings confirm the prominent role of general language ability in the development and assessment of mathematical ability. This variable explained more variance than working memory in word-based mathematics scores for all learners. Significant differences were found between the performance of FLE learners and EAL learners on solving mathematical word-based problems, but not on wordless problems. We conclude that EAL learners need to receive more targeted language support, including help with specific language knowledge needed to understand and solve mathematical word problems

Softwood Lignin as a Sustainable Feedstock for Porous Carbons as Active Material for Supercapacitors Using an Ionic Liquid Electrolyte

We report on the facile synthesis of porous carbons based on a biopolymer lignin employing a two-step process which includes the activation by KOH in various amounts under an inert gas atmosphere. The resulting carbons are characterized with regard to their structural properties and their electrochemical performance as an active material in double-layer capacitors using for the first time an ionic liquid (EMIBF4) as the electrolyte for this type of carbon material to enhance storage ability. A capacitance of more than 200 F g-1 at 10 A g-1 is achieved for a carbon with a specific surface area of more than 1800 m2 g-1. One of the most crucial factors determining the electrochemical response of the active materials was found to be the strong surface functionalization by oxygen-containing groups. Furthermore, the sulfur content of the carbon precursor lignin does not result in a significant amount of sulfur-containing surface functionalities which might interact with the electrolyte.Fil: Klose, Markus. Leibniz Institute for Solid State and Materials Research; AlemaniaFil: Reinhold, Romy. Leibniz Institute for Solid State and Materials Research; Alemania. Technische Universität Dresden; AlemaniaFil: Logsch, Florian. Brandenburgische Technische Universität Cottbus Senftenberg; AlemaniaFil: Wolke, Florian. Leibniz Institute for Solid State and Materials Research; AlemaniaFil: Linnemann, Julia. Leibniz Institute for Solid State and Materials Research; Alemania. Technische Universität Dresden; AlemaniaFil: Stoeck, Ulrich. Leibniz Institute for Solid State and Materials Research; AlemaniaFil: Oswald, Steffen. Leibniz Institute for Solid State and Materials Research; AlemaniaFil: Uhlemann, Martin. Leibniz Institute for Solid State and Materials Research; AlemaniaFil: Balach, Juan Manuel. Leibniz Institute for Solid State and Materials Research; Alemania. Universidad Nacional de Rio Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química y Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Markowski, Jens. Brandenburgische Technische Universität Cottbus Senftenberg; AlemaniaFil: Ay, Peter. Technische Universitat Cottbus-Senftenberg; AlemaniaFil: Giebeler, Lars. Leibniz Institute for Solid State and Materials Research; Alemani

Digitally-enabled, person-centred care (PCC) in allergen immunotherapy:An ARIA-EAACI Position Paper

In rhinitis and asthma, several mHealth apps have been developed but only a few have been validated. However, these apps have a high potential for improving person-centred care (PCC), especially in allergen immunotherapy (AIT). They can provide support in AIT initiation by selecting the appropriate patient and allergen shared decision-making. They can also help in (i) the evaluation of (early) efficacy, (ii) early and late stopping rules and (iii) the evaluation of (carried-over) efficacy after cessation of the treatment course. Future perspectives have been formulated in the first report of a joint task force (TF)—Allergic Rhinitis and Its Impact on Asthma (ARIA) and the European Academy of Allergy and Clinical Immunology (EAACI)—on digital biomarkers. The TF on AIT now aims to (i) outline the potential of the clinical applications of mHealth solutions, (ii) express their current limitations, (iii) make proposals regarding further developments for both clinical practice and scientific purpose and (iv) suggest which of the tools might best comply with the purpose of digitally-enabled PCC in AIT.</p

Digitally‐enabled, person‐centred care (PCC) in allergen immunotherapy: An ARIA‐EAACI Position Paper

In rhinitis and asthma, several mHealth apps have been developed but only a few have been validated. However, these apps have a high potential for improving person‐centred care (PCC), especially in allergen immunotherapy (AIT). They can provide support in AIT initiation by selecting the appropriate patient and allergen shared decision‐making. They can also help in (i) the evaluation of (early) efficacy, (ii) early and late stopping rules and (iii) the evaluation of (carried‐over) efficacy after cessation of the treatment course. Future perspectives have been formulated in the first report of a joint task force (TF)—Allergic Rhinitis and Its Impact on Asthma (ARIA) and the European Academy of Allergy and Clinical Immunology (EAACI)—on digital biomarkers. The TF on AIT now aims to (i) outline the potential of the clinical applications of mHealth solutions, (ii) express their current limitations, (iii) make proposals regarding further developments for both clinical practice and scientific purpose and (iv) suggest which of the tools might best comply with the purpose of digitally‐enabled PCC in AIT