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Wissenschaft und Forschung

Robert Gast
piqer: Robert Gast
Montag, 14.01.2019

Ähnelt die Raumzeit einem Quantencomputer-Algorithmus?

Leben wir in einer Simulation? Der Gedanke, populär geworden durch den 90er-Jahre-Kinofilm "Matrix", ist aus Sicht mancher Physiker gar nicht so weit hergeholt. Natürlich gibt es keine handfesten Hinweise darauf, dass wir in Wahrheit auf der Festplatte irgendeiner überlegenen Intelligenz herumhüpfen, das Ganze bleibt gehobene Spekulation. Aber seit Jahren diskutieren Experten mit wachsender Ernsthaftigkeit ein Szenario, das zumindest in diese Richtung ginge. 

So sind über die Jahre interessante Parallelen zwischen zwei Gebieten aufgetaucht, die auf den ersten Blick nichts miteinander zu tun haben. Da ist zunächst die Suche nach den mathematischen Formeln der "Quantengravitation", welche die Raumzeit auf der kleinsten aller Größenordnungen (bei Abständen von unvorstellbar winzigen 10^-35 Metern) beschreiben sollte. Hier müssten Gravitation und Quantenkräfte ähnlich dominant sein, daher der Name. Menschen können diesen Bereich der Realität nicht einsehen und basteln daher auf dem Reißbrett an möglichen Naturgesetzen, etwa indem sie Quantenphysik und Relativitätstheorie zu einer Art Weltformel verschmelzen. 

Einer der bisherigen Erfolge dieser mühsamen Arbeit ist die Entdeckung einer kuriosen "Dualität" zwischen den beiden sonst nicht vereinbaren Theoriegebäuden. Ihr zufolge scheint es so, als wäre das Quantenreich nur eine Art niederdimensionale Projektion des Raumzeit-Gefüges, quasi das Bild aus einem Dia-Projektor (Experten sprechen von der AdS/CFT-Korrespondenz). 

Eine ähnliche Struktur ist nun in der Quantencomputer-Forschung aufgetaucht, und zwar bei der Arbeit an Codes, die Fehler in Quantenrechnungen ausbügeln sollen. Das verleitet manche Wissenschaftler zu der Vermutung, dass unsere Realität gewissermaßen das Nebenprodukt einer sehr aufwändigen Fehlerkorrektur auf irgendeinem unvorstellbar komplexen Quantenrechner sein könnte.

Ahmed Almheiri, Xi Dong and Daniel Harlow did calculations suggesting that this holographic “emergence” of space-time works just like a quantum error-correcting code. They conjectured in the Journal of High Energy Physics that space-time itself is a code — in anti-de Sitter (AdS) universes, at least. The paper has triggered a wave of activity in the quantum gravity community, and new quantum error-correcting codes have been discovered that capture more properties of space-time.

Wie das Zitat andeutet, ist das Ganze im Detail furchtbar kompliziert. Aber Natalie Wolchover schafft es in ihrem Artikel im Quanta-Magazine, dass man zumindest eine grobe Idee mitnimmt. Ob mehr hinter der Geschichte steckt, ist natürlich weiterhin offen - Matrix-Fans dürfen also fröhlich weiter spekulieren.

Ähnelt die Raumzeit einem Quantencomputer-Algorithmus?
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