Der erste Quantencomputer rechnet seit 14 Milliarden Jahren

Forscher rätseln, wie so komplexe Dinge wie das Gehirn entstehen konnten. Manche von ihnen sagen: Die Quanten haben's programmiert

It from Bit.

John Archibald Wheeler, US-Physiker (1911-2008), Deutsch in etwa: Es kommt vom Bit

Eine Rasse von hyperintelligenten Außerirdischen baut in Douglas Adams' Kult-Science-Fiction-Roman "Per Anhalter durch die Galaxis" einen Supercomputer von der Größe einer Kleinstadt. Er bekommt eine große Aufgabe: Die Frage "nach dem Leben, dem Universum und allem" zu beantworten. Damit ist "Deep Thought", so heißt der Computer, siebeneinhalb Millionen Jahre beschäftigt. Am Tag der Ergebnisverkündung verbreitet Deep Thought eine, gelinde gesagt, gewisse Enttäuschung unter den zwei Bedienern, die seit ihrer Geburt auf diesen Moment vorbereitet worden waren.

Denn die heiß ersehnte Antwort lautet "42".

Deep Thought merkt an, seinen Bedienern erscheine die Antwort nur deshalb sinnlos, weil sie selbst nie richtig gewusst hätten, wie die Frage wirklich lautete. Wenn sie das erst einmal wüssten, dann verstünden sie auch die Antwort. Er selbst wisse die Frage zwar auch nicht, könne aber einen neuen Computer entwerfen, der die "Letzte Aller Fragen" berechnet. Dieser Computer sei "von so unendlicher und unerhörter Kompliziertheit", dass das Leben selbst zu seiner "Arbeitsmatrix" gehöre. Es handle sich um ... die Erde.

Hä, die Erde ein Computer? Wie soll die denn rechnen ohne Schaltkreise und Programmierung, dachte ich beim erstmaligen Lesen von Adams' Meisterwerk in den 1980er Jahren. Na ja, in der Science Fiction geht eben alles.

Doch Adams' Vorstellung von der Welt als Computer war nicht neu, sondern wurde schon zuvor von Wissenschaftlern formuliert. Dass das ganze Universum ein Computer sei, schlugen schon Konrad Zuse oder der US-Physiker Edward Fredkin vor.

Später diskutierten Quantenphysiker wie David Deutsch, Seth Lloyd oder Vlatko Vedral die Idee, das Universum sei ein Quantencomputer. Dieser "rechnet" nun seit knapp 14 Milliarden Jahren. Aber worauf steuert diese Rechnung zu? Wird am Ende eine unbefriedigende Antwort wie "42" stehen? Wird es so etwas wie eine Antwort geben? Warum stellen Forscher überhaupt diese These auf? Was bringt es, das Weltall als Computer zu betrachten?

Teufelchen betreibt ein Perpetuum mobile

Nun, was tut ein Computer? Er verarbeitet Information. Im Alltag wirkt Information als etwas Immaterielles, Körperloses. Sie ist zwar wichtig, um die richtigen Entscheidungen zu treffen oder den Zug rechtzeitig zu erreichen oder um mit Aktien Gewinn zu machen. Aber sie ist nichts, worauf man ein Gebäude gründen oder womit man ein Flugzeug in der Luft halten könnte.

Physiker hingegen kommen immer mehr dahinter, dass Information genauso zu den Grundfesten der Welt gehört wie Energie und Materie. Manche halten sie sogar für wichtiger als Energie und Materie. Mit Anton Zeilinger gesprochen: "Information ist der Urstoff des Universums".1

Das klingt für Alltagsohren merkwürdig, denn Information scheint von einem menschlichen Beobachter abhängig zu sein. Er ist es, der erfährt: Das Auto ist blau, der Zug fährt um 17.13 Uhr ab, das Museum ist in der dritten Querstraße links. Information ist Wissen und dieses ist scheinbar an ein Bewusstsein gebunden. Was könnte demgegenüber die tote Welt der Physik "wissen"?

Andererseits: Betrachtet man Information als Exklusivrecht des Menschen, hat dies unrealistische Konsequenzen. Zum Beispiel könnte dann ein Perpetuum mobile zweiter Art existieren. Normalerweise braucht es ein Temperaturgefälle, um eine Maschine anzutreiben. Denn dadurch fließt Wärme in eine bestimmte Richtung und kann Arbeit verrichten. Bei gleichmäßiger Temperatur hingegen bewegen sich Teilchen wirr in unterschiedliche Richtungen. Diese ziellose Energie kann nicht genutzt werden, ähnlich wie sich ein Auto nicht vorwärts bewegen wird, wenn 20 Leute rund um es herumstehen und daran schieben. Ein Perpetuum mobile zweiter Art soll aber genau das tun: Einem gleichmäßig temperierten Medium Wärme entziehen und in Arbeit umwandeln.

Nun gibt es ein hypothetisches Teufelchen, genannt der Maxwellsche Dämon, der auf den ersten Blick genau dies ermöglicht. Es bewacht ein Türchen, das zwei gleich warme Räume trennt. Das Teufelchen kann die Gasmoleküle in beiden Räumen fliegen sehen. Es öffnet das Türchen, um besonders schnelle Moleküle aus dem rechten Raum in den linken zu lassen und umgekehrt besonders langsame Moleküle vom linken Raum in den rechten. So sammeln sich im linken Raum die schnellen und im rechten die langsamen Teilchen, sprich: Links wird es wärmer als rechts. Der Dämon hat ein Temperaturgefälle hergestellt, das eine Maschine antreiben könnte. Das hat er getan, ohne den Teilchen Energie zuzuführen, sondern nur durch Beobachtung.

Wenn es gelänge, Information über das Verhalten der Gasteilchen zu gewinnen, so schloss James Clerk Maxwell, könne man das vermeintliche Naturgesetz "Es gibt kein Perpetuum mobile zweiter Art" brechen.

Freilich gibt es dieses übernatürliche Wesen nicht. Doch Physiker haben es technisch nachgebildet und es hat funktioniert!

Allerdings nur, wenn man die Energiebilanz ohne den Faktor Information zieht. Die Intelligenz des Dämons gibt es nicht zum Nulltarif. Es stellt sich heraus, dass das Verarbeiten von Information Energie kostet und dass man unter dem Strich nichts gewinnt.

Einsteins berühmte Formel E = mc2 besagt, dass Materie und Energie zwei Kehrseiten der gleichen Medaille sind. Man kann sie ineinander umwandeln. Eine ähnliche Beziehung gibt es zwischen Energie und Information: Jedes Bit an gelöschter Information kostet einen bestimmten Betrag an Energie. Die beiden Größen lassen sich ineinander umrechnen wie Euro und Dollar. Es gibt eine Formel dafür, Energie und Information sind gleichartig. Die experimentelle Umsetzung von Maxwells Dämon hat gezeigt, dass Information als Medium genutzt werden kann, um Energie zu transferieren.

Information ist also eine physikalische Größe, sie ist Teil einer exakten Wissenschaft, quantifizierbar, berechenbar. Diesen Aspekt haben wir in den letzten Kapiteln schon öfter gestreift. Jede Information verarbeitende Technologie, sei es der Abakus, ein klassischer Rechner oder ein Quantencomputer, ist die Verkörperung einer Art, Information zu verarbeiten. Kugeln auf Stangen tun es, durch Transistoren fließende Elektronen tun es, Ionen in Ionenfallen tun es, durch Lichtleiter rasende Photonen tun es: Daten verarbeiten. Kurz: Die digitale Revolution gründet auf den physikalischen Bausteinen der Natur.

Information, das Fundament des Universums?

Doch bei der Feststellung Information ist Physik hört die Geschichte nicht auf. Die Rolle der Information könnte noch grundlegender sein, sodass sich die Machtverhältnisse umkehren: Physik ist Information.

Alles, was der Mensch über die Natur weiß, erfährt er durch Fragen, die er der Natur in Form von Experimenten stellt. Ist der Mond eine Kugel? Besteht Materie aus Atomen? Durch welchen der beiden Spalte ist das Lichtteilchen gegangen? Eine intuitive Annahme sagt uns, dass die Antworten darauf Informationen über die Realität sind. Sie sind der Teil der Wirklichkeit, den wir in Erfahrung bringen können. Doch es gibt auch die Meinung, dass es gar keine verborgene Realität hinter den Antworten gibt. Dass nur das Beobachtbare existiert. Die Antworten, die der Frager erhält, sind die Natur. "Information ist das Garn, das alle Phänomene um uns herum verbindet und gleichzeitig ihren Ursprung erklärt", drückt es Vlatko Vedral von der University of Oxford aus.2

Die Fragen lassen sich so formulieren, dass die Antworten Ja oder Nein lauten. Wenn diese Jas und Neins tatsächlich alles sind, was es gibt, dann ist die Natur digital. Die Quantelung der Natur, also dass alles letztlich aus winzigsten, unteilbaren Batzen besteht wie Lichtteilchen oder Elektronen, wäre eine natürliche Folge. Auch der Raum an sich bestünde aus kleinsten, zählbaren Raumzellen, wie schon Konrad Zuse spekulierte.

Heute behaupten jene Physiker, die die Quantenphysik mit Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie vereinen wollen, dass Raum und Zeit aus unzerlegbaren Brocken bestünden. Demnach kann es keinen Meterstab geben, der eine feinere Unterteilung hat als die so genannte Planck-Länge, und keine Uhr, deren Anzeige Zeiteinheiten zählt, die kürzer sind als die so genannte Planck-Zeit. (Keine Angst, Sie werden auch in Zukunft pünktlich sein können, denn die kleinsten Einheiten von Raum und Zeit sind extremst winzig und werden wohl nie wirklich gemessen werden.) Dass die Antwort des fiktiven Computers "Deep Thought" eine Zahl ist - 42 -, ist vielleicht auch eine Anspielung auf die Zählbarkeit des Universums.

Die Annahme, Information sei der Grundstoff des Alls, erklärt also, warum es Quanten gibt. Was keine kleine Erkenntnis wäre: Für den US-Physiker Archibald Wheeler war die Frage "Warum gibt es Quanten?" die zweitwichtigste seiner "wirklich großen Fragen", gleich nach "Wie kommt es, dass etwas existiert?"

Für Vlatko Vedral hat Information ein Alleinstellungsmerkmal unter den physikalischen Größen: Nur sie könne ohne Grund entstehen. Damit könnte ein uraltes Problem der Naturwissenschaften gelöst werden, meint Vedral. Sie hätten noch kein grundlegendes Gesetz gefunden, eine Art Weltformel, das sich aus sich selbst heraus erklärt. Jedes Gesetz besitze wieder irgendeine Ursache, die es zu klären gilt. Das führe zu einer endlosen Kette von Ursache, Ursache der Ursache, Ursache der Ursache der Ursache usw.

"Das Qubit kommt von nirgendwo", formuliert es Vedral. Es sei keine Vorinformation nötig, damit die Information des Qubits existieren kann. Eine Art Schöpfung aus dem Nichts. Denn ob das Auslesen "0" oder "1" liefert, hängt, wie wir gesehen haben, nur vom Zufall ab.

Schwer begreifliche Phänomene der Quantenphysik werden verständlicher, wenn man sie aus der Perspektive der Information betrachtet. Ein Teilchenpaar, das ein Bit Information miteinander teilt, bleibt verbunden, auch wenn sich die Partner ewig weit voneinander entfernen. Das Bit speichere den Wert "Ja". Die Frage laute: "Sind die Spins der beiden Partikel parallel?" Wenn nun Bob in Hamburg "Spin-up" misst, dann wird im gleichen Moment Alice in München "Spin-up" messen. Statt ungläubig den Kopf zu schütteln, denkt man bei dieser Darstellung der Verschränkung sofort "Ja, klar!" Verborgene Parameter, also unsichtbare Information in den einzelnen Teilchen, braucht man so nicht zu bemühen. Auch der Zufall wird begreiflicher. Das geteilte Bit ist schon verbraucht für die Information, dass die Spins parallel sind. Es bleibt daher dem Zufall überlassen, welche Spinrichtung nun konkret in Hamburg oder München gemessen wird.

Alle Materie - Felsbrocken, Autos, Sonnensysteme oder Galaxien - speichert also Information. Und sie verarbeitet die gespeicherten Daten. Ein Elektron kann hier detektiert werden oder dort. Das wäre ein Bit an Information. Wenn es sich von hier nach dort bewegt, schaltet das Bit um. Immer wenn Elementarteilchen aneinanderstoßen, wandeln sie die gespeicherten Bits um. Ein gigantischer Datenumschlag. Dies geschieht nach den Gesetzen der Quantenphysik, also auf systematische Weise, ähnlich wie mit einem CNOT-Gatter. Diese Gesetze sind demnach die Software des Universums. Spätestens jetzt hört es sich so an, als sprächen wir über die Natur als einen Quantencomputer.

Dem Studium von Quantencomputern komme daher eine herausragende Bedeutung zu, meint David Deutsch. "Es ist gleichbedeutend mit dem Studium der ganzen Wissenschaft", sagt der Physiker. "Wenn Sie beweisen, dass ein bestimmtes Muster an Informationsverarbeitung mit einem universellen Quantencomputer unmöglich ist, haben Sie bewiesen, dass es nicht passieren kann", sagt Deutsch.

"Mit Quantencomputern lässt sich das Universum auf seiner fundamentalsten Ebene verstehen", sagt auch Seth Lloyd. Deutsch und Lloyd benennen eine vielversprechende Eigenschaft eines digitalen Universums: Es ist berechenbar, kann also begriffen werden.

Für Lloyd gibt es keinen erkennbaren Unterschied zwischen einem Quantencomputer und dem Universum. "Wenn etwas watschelt und quakt wie eine Ente, dann ist es eine Ente", sagt der theoretische Physiker und meint damit: Wenn das Weltall Information speichert und verarbeitet wie ein Quantencomputer, dann ist es einer.

Die Rechenkraft von einem Kilogramm Gartenerde

Der Physiker vom Massachusetts Institute of Technology sagt uns auch, wie viel Rechenpower ganz banale Materie hat, etwa Erde auf dem Feld. Ein Laptop wog zu der Zeit, als Lloyd die physikalischen Grenzen der Rechenkraft abschätzte, etwa ein Kilogramm. Deshalb betrachtete er ein Kilogramm gewöhnlicher Materie und nannte es: das ultimative Laptop.

Die zur Verfügung stehende Energie bestimmt das Tempo, in dem Information verarbeitet werden kann. Ein energiereiches Elektron reist schneller von hier nach dort und schaltet somit sein Bit schneller um als ein energiearmes.

Das ultimative Laptop nutzt die gesamte in einem Kilo Gartenerde steckende Energie, um einzelne Bits zu schalten. Gemäß Einsteins Formel E = mc2 ist das sehr viel Energie, etwa so viel wie bei der Explosion einer Wasserstoffbombe frei wird. Was für ein Gehäuse das ultimative Laptop einmal haben soll, ist deshalb schleierhaft. Jedenfalls ermöglicht diese Energiemenge ein Rechentempo von 1051 Operationen pro Sekunde. Es hätte somit eine Taktfrequenz von 100 Giga-Gigahertz. Zum Vergleich: Derzeit basteln Forscher an so genannten Exa-Scale-Supercomputern, den größten Superrechnern der Welt. Diese werden eine Milliarde Mal eine Milliarde Rechenoperationen pro Sekunde ausführen. Das ultimative Laptop wäre etwa eine Milliarde Milliarde Milliarde Mal schneller (und würde keine ganze Etage füllen). Wenn das Moore’sche Gesetz konstant weiter gelten würde wie bisher, dann würde so ein Laptop Anfang des 23. Jahrhunderts zur Verfügung stehen, rechnete Lloyd 2006 aus.

Seine Speicherkapazität würde auch alles bislang Dagewesene in den Schatten stellen. Jedes einzelne Teilchen im ultimativen Laptop speichert Information. Ein Kilo Materie enthält wahnsinnig viele Atome, zig Millionen Mal mehr als Sekunden seit dem Aussterben der Dinosaurier vergangen sind. Diese wiederum bestehen aus Hunderten Elementarteilchen, die alle Information erfassen. Insgesamt kommt man so auf eine Speicherkapazität von 10.000 Milliarden Milliarden Milliarden Bits. Laut Lloyd mehr Information, als 2006 auf allen Festplatten der Welt gespeichert war.

Schon ein Kilogramm des Universums leistet also Unbegreifliches. Lloyd hat die Eckdaten des ultimativen Laptops auf das gesamte beobachtbare Universum hochgerechnet, wobei noch sehr viel unbegreiflichere Zahlen herauskommen (eine Eins mit 122 Nullen für die Anzahl der Operationen pro Sekunde und eine Eins mit 92 Nullen für die Anzahl der Bits, also die Speicherkapazität). Man bedenke nur, dass allein die Erde - ein winziges Staubkorn im All - mehr als eine Milliarde Milliarde Kilogramm schwer ist. Die Rechenkapazität des ultimativen Laptops verglichen mit der des Universums ist wie ein Fliegenschiss gegen das ganze Sonnensystem.

Wozu rechnet ein Mann die Rechenkapazität des Universums aus, möchte man fragen. Nutzen wird man sie eh nie können. Auch das ultimative Laptop ist ein reines Gedankenexperiment. Wie soll man denn bitte die Wucht einer explodierenden Wasserstoffbombenexplosion so weit kontrollieren, dass sie einem etwas Sinnvolles ausrechnet? Auch wenn Wissenschaftler sich ernsthaft überlegen, wie man Schwarze Löcher als Computer einsetzen könnte (siehe Kasten: "Rechnen mit Schwarzen Löchern"): Das Ganze läuft eher unter "Kosmologie" denn unter "Design künftiger Rechnergenerationen".

Rechnen mit Schwarzen Löchern

Das ultimative Laptop würde ähnlich arbeiten wie das Gehirn, das Information parallel verarbeitet (jede Nervenzelle agiert als eigener Prozessor). Denn die Bits schalten schneller als sie miteinander kommunizieren können. Würde das eine Kilogramm jedoch so weit komprimiert, dass ein Schwarzes Loch entsteht, dann würden die Bits schneller schalten als das Licht für die Durchquerung des Schwarzen Loches bräuchte. Das heißt, dass die Bits während des Rechenvorgangs Information austauschen könnten.

Ein Schwarzes Loch wäre also kein schlechter Computer. Man könnte Materie hineinwerfen, die codierte Information enthält, und das Schwarze Loch rechnen lassen. Das Ergebnis könnte über ein Teilchenpaar hinausgelangen, das spontan am Rand des Schwarzen Lochs entsteht. Eines der verschränkten Teilchen fällt hinein, das andere entkommt. Das hineingefallene Teilchen verschränkt sich wiederum mit der codierten Materie. Diese Menage à trois kann nun das Ergebnis an das freie Teilchen teleportieren. Das Ergebnis wird dadurch ausgelesen.

Wie ein Affe einen Computer programmiert

Deutlich mehr als eine Inspirationsquelle für Science-Fiction-Autoren bringt es dennoch, das Universum als Quantencomputer zu betrachten. Es erklärt nach Seth Lloyds Überzeugung eine große Frage der Wissenschaft: Woher kommt die Komplexität in der Welt?

Das menschliche Gehirn ist, soweit wir wissen, das komplexeste Ding im Universum. Für seine von keinem Computer erreichten Leistungen, wie selbstständiges Lernen und Entscheidungstreffen, Wahrnehmung und kreatives Denken, braucht es nur zwei Liter Raum und verbrät kaum mehr elektrische Energie wie eine Energiesparleuchte. Wie dieses Netzwerk aus 100 Milliarden Nervenzellen das anstellt, ist weitgehend unbekannt, obwohl sich ganze Horden von Wissenschaftlern seit Jahrzehnten auf dieses Wunderwerk der Natur stürzen und dabei modernste bildgebende Verfahren einsetzen.

Auch der Tanz von Molekülen, Planeten, Sternen, Galaxien ist ein extrem vielschichtiges und elegantes Geschehen. Um alle Naturerscheinungen auch nur aufzuzählen, die über eine unbegreifliche Komplexität verfügen, bräuchte es wohl noch ein paar Bücher mit einem Umfang von diesem.

An seinem Anfang war das Universum einfach. Weniger als eine Mikrosekunde nach dem Urknall gab es nur eine heiße Suppe aus Elementarteilchen, die überall gleich aussah. Heute stehen wir fasziniert vor einer Welt voller Wunder inmitten eines Weltalls voller weiterer Wunder.

Der blanke, ungerichtete Zufall kann es nicht sein, der all die Komplexität ermöglicht. Das hat schon Douglas Adams in seiner Trilogie angedeutet. Der Held Arthur Dent strandet auf der prähistorischen Erde, wir erinnern uns: dem Computer, der die Frage errechnen soll, deren Antwort "42" ist. Im Beisein affenähnlicher Frühmenschen zieht er blindlings Scrabblebuchstaben aus einem Beutel. Die Idee dahinter: Da er ein Erdling ist, also Teil der Arbeitsmatrix der Erde, könnte die große Frage in sein Unterbewusstsein geprägt sein. Indem er das Zufallsspiel macht, hofft er das Muster aus seinem Kopf zu holen. Tatsächlich kommt ein sinnvoller Satz heraus: "Wie viel ist neun multipliziert mit sechs?" Die Antwort darauf lautet 54. Es handelt sich also um die falsche Frage.

Gut möglich, dass Adams damit auf das "Theorem der endlos tippenden Affen" anspielt. Demnach würde ein Affe, der unendlich lange wahllos auf einer Schreibmaschine herumtippt, irgendwann mal den kompletten "Hamlet" von Shakespeare zu Papier bringen. Nicht aus einer spontanen Inspiration heraus, sondern weil es eine, wenn auch mikroskopische, Wahrscheinlichkeit dafür gibt. Der Faktor Zeit reißt es heraus: Wenn ein hypothetischer langlebiger Jemand eine Million Jahre lang Lotto spielen würde, bekäme er sicherlich mal einen Sechser (geschickter wäre es wohl gewesen, das Geld anzulegen, da Zins und Zinseszins über einen solchen Zeitraum mehr bewirken). Der Affe hätte noch sehr viel mehr Zeit für seinen Zufalls-Hamlet.

Auf ähnliche Weise könnte die Komplexität des Universums durch eine schier unglaubliche Verkettung von Zufällen entstanden sein. Schließlich hatte das All 14 Milliarden Jahre Zeit, alles Mögliche auszuprobieren. Doch die Sache hat einen Haken, wie wiederum der tippende Affe veranschaulicht. Egal wie weit das Tier mit seinem Hamlet kommen mag, womöglich bis zum Beginn des fünften Aktes: Sein nächster Buchstabe ist sehr wahrscheinlich falsch. Die Wahrscheinlichkeit, dass er die Tragödie zu Ende tippt, ist weniger als mikroskopisch gering. Selbst wenn das ganze Universum voller tippender Affen wäre, kämen sie selbst in Milliarden von Jahren nicht zum erwünschten Ergebnis. Sogar diese gewaltige, aber letztlich auch endliche Zeitspanne wäre unzureichend.

Schriftsteller mag es beruhigen, dass aus dem Tierreich keine Konkurrenz droht. Doch das Bild mit dem Affen zeigt, dass "das Leben, das Universum und der ganze Rest" keine statistische Schwankung sein kann. Sonst wäre jeder Sonnenaufgang pures Glück und keine astronomische Gewissheit und das Gelingen des nächsten Atemzugs hinge von der Laune der Atome ab, im nächsten Moment einfach zu kollabieren.

So wie es Arthur Dent zwar erstaunlicherweise gelingt, eine sinnvolle Buchstabenfolge zu ziehen, diese aber nicht die ersehnte Frage ist, kann der Zufall zwar einiges erklären, aber nicht alles.

Statt der Willkür des Zufalls regieren klare physikalische Gesetze das Geschehen im Universum. Doch aus diesen relativ simplen Formeln lässt sich die Komplexität ebenso wenig erklären. Lloyd plädiert daher für eine Art Mischung aus Zufall und Gesetzmäßigkeit. Und damit wären wir wieder bei den Quanten.

Was wäre, wenn der Affe nicht auf einer Schreibmaschine tippen würde, sondern auf einem Laptop, fragt Lloyd. Das klingt zunächst nach einer technischen Aktualisierung desselben sinnlosen Unterfangens. Für viele mag ein Laptop nur eine bessere Schreibmaschine sein. Es ist aber ein Computer, und der kann Programme ausführen. Der Affe könnte, aus reinem Zufall, ein Programm eintippen, das die ersten Millionen Dezimalstellen der Kreiszahl Pi ausrechnet. Dazu müsste er "nur" ein paar Tausend Zeichen in der richtigen Reihenfolge tippen und nicht ein paar Hunderttausend wie beim Hamlet. Ein Computer vergrößert also die Chance, dass der Affe irgendwas Sinnvolles produziert.

Komplexe mathematische Objekte wie Fraktale oder regelmäßige geometrische Formen lassen sich mit erstaunlich kurzen Computerprogrammen erzeugen. Ein blind in die Laptop-Tasten hauender Affe hätte gar keine so schlechte Chance, derartiges zu produzieren! Der Computer funktioniert nach einfachen Regeln, kann aber dank der Zufallsprogrammierung durch den Affen Komplexes erzeugen. Zufallselement und Künstliche Intelligenz verbinden sich zu etwas Fruchtbarem.

Weiter oben haben wir gesehen, dass das Universum ein Quantencomputer sein könnte. Jetzt braucht es noch einen "Affen", der diesen Weltcomputer mit Zufallsdaten impft und - Abrakadabra - wir haben eine Quelle für all die Komplexität um uns herum!

Eine bessere Quelle für Zufall als die Quantenphysik gibt es nicht, wie wir in den vorhergehenden Kapiteln gelernt haben. Die Heisenberg’sche Unschärferelation gibt eine Bandbreite vor, innerhalb derer eine Größe zufällig schwanken kann. So kann für eine sehr kurze Zeit zum Beispiel Energie aus dem Nichts entstehen, ohne den Energieerhaltungssatz zu verletzen. Solche Quantenfluktuationen seien die "Affen", die das Universum programmieren, schreibt Lloyd.

In der Tat haben Quantenfluktuationen in der Frühphase des Universums zu Variationen in der Dichte der frühen Materie geführt. Diese wirkten wie eine Saat, aus der sich Galaxien entwickelten. Lächerliche, mikroskopisch kleine Zufallsschwankungen prägten also Strukturen in das All, die sich heute als kolossale Himmelsphänomene wiederfinden.

Bleibt noch die Frage, was dieser Weltall-Computer eigentlich ausrechnet. "Das Universum berechnet sich selbst", sagt Lloyd. "It from Qubit" ("Es kommt vom Qubit"), drückt es Paola Zizzi von der Universität Padua aus.

Diese Antworten klingen ähnlich unbefriedigend wie "42". Zu unrecht. Denn was könnte das Universum mehr tun als das? Kein anderer Computer hat je etwas annähernd so Faszinierendes, Wunderschönes und Ehrfurchtgebietendes hervorgebracht wie das Universum.

Christian J. Meier (geb. 1968), promovierter Physiker und freier Journalist, beschäftigt sich mit den Themen Quantencomputer und Quantentechnologie seit mehreren Jahren und berichtet darüber für verschiedene Medien, unter anderem für die Neue Zürcher Zeitung, bild der wissenschaft, Berliner Zeitung, Frankfurter Rundschau, Spektrum.de und VDI nachrichten.

Er hat viele der führenden Köpfe auf dem Gebiet interviewt, darunter Anton Zeilinger (Spitzname "Mr. Beam"), Scott Aaronson, Rainer Blatt, Immanuel Bloch oder Ignacio Cirac, und verfügt daher über ein umfassendes Wissen aus erster Hand. Ein Sachbuch hat er bereits verfasst: "Nano - wie winzige Technik unser Leben verändert" (über Chancen und Risiken der Nanotechnologien, erschienen im primus-Verlag).