Ausgabe 211

ÖSTERREICH JOURNAL NR.

ÖSTERREICH JOURNAL NR. 211 / 31. 07. 2024 Wissenschaft 154 © NHM Wien, Mathias Harzhauser Überreste einer ehemaligen Felsküste in der Eichelhofstraße in Nussdorf in Wien. Hier brandete vor 15 Millionen Jahren das Meer an die Küste. Heute ist die Fundstelle als Naturdenkmal geschützt. So eröffneten Tektonik und globales Klima ein einzigartiges Zeitfenster für eine boomende Biodiversität. „Damals war die Pa - ratethys, ein Randmeer Eurasiens in der Erdgeschichte, mehr als doppelt so artenreich wie das heutige Mittelmeer, und beherbergte sogar mehr Arten als das heutige Rote Meer. Überboten wird der miozäne Biodiversitäts- Hotspot heute nur von der tropischen Vielfalt rund um die Philippinen“ so der Studienleiter Univ. Prof. Mathias Harzhauser, Di - rektor der Geologisch-Paläontologischen Abteilung des Naturhistorischen Museums (NHM) Wien. Anhand hunderter Fundorte konnten die Paläontologen auch innerhalb des verschwundenen Meeres nach geographischen Mustern suchen. Dabei zeigte sich, daß im heutigen Rumänien der Schwerpunkt des Bio diversitäts-Hotspots lag. Hier entstanden zahlreiche neue Arten. Die Daten dokumentieren aber auch das Ende des Höhenflugs: Vor 13,8 Millionen Jahren begannen sich in der Antarktis mächtige Eispanzer aufzubauen. Mit der globalen Abkühlung verschwanden auch die Riffe aus Mitteleuropa. Der Kollaps der Ökosysteme führte zum Ausstreben von zwei Dritteln der © NHM Wien, Alice Schumacher Lade mit hunderten Schalen von Turmschnecken aus Ottakring im Naturhistorischen Museum Wien. Sie sind 14 Millionen Jahre alt und geben Hinweis auf die Lebensbedingungen des subtropischen Meeres, das Wien bedeckte. Arten. Da nun viel Wasser im Eis gebunden war, sank der Meeresspiegel weltweit um 50 Meter ab. Ehemalige Untiefen zerteilten das Meer nun und die Faunen verloren ihre Verbindungen. „In den isolierten Meeresbecken entwickelten sich nun lokal beschränkte Ar - ten, die wiederum Ausgangspunkt für kleinere Diversitäts-Hotspots waren. Die Boom- Phase war aber vorbei“, meint Thomas A. Neubauer von der Bayerischen Staatssammlung für Paläontologie und Geologie in München, der als Co-Autor der Studie für die statistischen Analysen verantwortlich war. Als das Meer vor 12,7 Millionen Jahren durch Gebirgsbildung von den Weltmeeren ge - trennt wurde, verschwand die subtropische Vielfalt endgültig. Ermöglicht wurde die Analyse durch die Bearbeitung tausender Funde in der Sammlung des NHM Wien, die durch die Arbeitsgruppe in mehr als zwei Jahrzehnten sukzessive revidiert und in mehr als 20 Monographien publiziert wurden. Erst diese enorm zeitaufwändigen Arbeiten lieferten die Da - tenbasis für die Analysen, die nun in einem Artikel in der Fachzeitschrift Scientific Re - ports veröffentlicht wurden. n https://www.nhm.at/ »Österreich Journal« – https://kiosk.oesterreichjournal.at

ÖSTERREICH JOURNAL NR. 211 / 31. 07. 2024 Wissenschaft Quantencomputer mithilfe von KI programmieren 155 Forscher der Universität Innsbruck haben eine neue Methode zur Planung von Rechenoperationen auf einem Quantencomputer vorgestellt. Foto: Universität Innsbruck / Harald Ritsch Die an der Universität Innsbruck entwickelte Methode erzeugt Quantenschaltungen auf der Grundlage von Benutzereingaben und zugeschnitten auf die Eigenschaften der Quantenhardware, auf der die Operationen ausgeführt werden sollen. Generative Modelle wie Diffusionsmodelle sind eine der wichtigsten Entwikklungen im Bereich des maschinellen Lernens (ML). So haben Programme wie Stable Diffusion und Dall.e den Bereich der Bild - erzeugung in jüngster Zeit revolutioniert. Diese Modelle sind in der Lage, auf der Grund lage einer Textbeschreibung qualitativ hochwertige Bilder zu erzeugen. „Unser neu es Modell zur Programmierung von Quantencomputern tut dasselbe, aber anstatt Bilder zu erzeugen, generiert es Quantenschaltungen auf Grundlage einer Beschreibung der auszuführenden Quantenoperation“, er klärt Gorka Muñoz-Gil vom Institut für Theo retische Physik der Universität Inns - bruck. Um einen bestimmten Quantenzustand zu erzeugen oder einen Algorithmus auf einem Quantencomputer auszuführen, benötigt man die geeignete Folge von Quantengattern, um solche Operationen durchzuführen. Während dies beim klassischen Rechnen relativ einfach ist, stellt es beim Quantencomputer auf grund der Besonderheiten der Quantenwelt eine große Herausforderung dar. In jüngster Zeit haben viele WissenschaftlerInnen Methoden für die Entwicklung von Quantenschaltungen vorgeschlagen, die sich auf maschinelles Lernen stützen. Das Training dieser ML-Modelle ist jedoch oft sehr schwierig, da die Quantenschaltungen simuliert werden müssen, während die Maschine lernt. Bei Diffusionsmodellen werden solche Probleme aufgrund der Art und Weise, wie sie trainiert werden, vermieden. „Dies ist ein enormer Vorteil“, sagt Gorka Muñoz-Gil, der die neue Methode zusammen mit Wittgenstein-Preisträger Hans J. Briegel und Florian Fürrutter entwickelt hat. „Darüber hinaus zeigen wir, daß diese Diffusionsmodelle in ihrem Ergebnis genau und zu dem sehr flexibel sind und es erlauben, Schaltkreise mit einer unterschiedlichen An - zahl von Qubits sowie verschiedenen Arten und Mengen von Quantengattern zu bauen.“ Die Modelle können auch so angepaßt werden, daß sie Schaltungen erstellen, die be - rücksichtigen, wie die Quantenhardware verschalten ist, d.h. wie die Qubits im Quantencomputer miteinander verbunden sind. „Da die Herstellung neuer Schaltkreise sehr günstig ist, sobald das Modell einmal trainiert ist, kann man es auch nutzen, um neue Erkenntnisse über Quantenoperationen zu gewinnen“, nennt Gorka Muñoz-Gil ein weiteres Potential der neuen Methode. Die an der Universität Innsbruck entwikkelte Methode erzeugt Quantenschaltungen auf der Grundlage von Benutzereingaben »Österreich Journal« – https://kiosk.oesterreichjournal.at und zugeschnitten auf die Eigenschaften der Quantenhardware, auf der die Operationen ausgeführt werden sollen. Dies ist ein wichtiger Schritt, um das volle Potential von Quantencomputern ausschöpfen zu können. Die Arbeit wurde nun im Fachjournal „Nature Machine Intelligence“ veröffentlicht und unter anderem vom Österreichischen Wissenschaftsfonds FWF und der Europäischen Union finanziell unterstützt. n https://www.uibk.ac.at/