Stadtgeflüster-Interview: Lars Jaeger und Dominik Irtenkauf erkunden quantenphysikalische Dimensionen
Alltäglicher Mirkokosmos

Wenn wir das Auto starten, denken wir da an Quantenphysik? Wenn der Laptop hochfährt und wir das Video auf einer Online-Plattform abspielen? Nimmt der Arzt in der Klinik eine Untersuchung vor, sprechen wir mit ihm auch über die quantenphysikalischen Grundlagen seiner Diagnose? Quantentechnologien begleiten uns bereits, ohne dass wir uns dessen bewusst sind. Geheime Weggefährten, aber ohne jedes Geheimnis, wie Lars Jaeger in seinem neuen Buch klarmacht. Im Stadtgeflüster erklärt er, warum die Quantenphysik uns zugleich so nah und doch so fern ist – und was mit ihr in der Zukunft noch weiter auf uns zukommt.

Mittwoch, 26.09.2018, 13:45 Uhr
Stadtgeflüster-Interview: Lars Jaeger und Dominik Irtenkauf erkunden quantenphysikalische Dimensionen: Alltäglicher Mirkokosmos
Lars Jaeger ist ein schweizerisch-deutscher Unternehmer, Wissenschaftler, Schriftsteller, Finanztheoretiker und alternativer Investmentmanager. Foto: Illustration: Stadtgeflüster Interview – Thorsten Kambach

Sie sagen: Die Quantentechnologie bestimmt den Alltag?

Sehr viele der modernen Technologien, wie die bildgebenden Verfahren in der Medizin, LED-Licht, das Elektronenmikroskop, ja die ganze moderne Chemie – all das beruht auf Quantenphysik. Das kann man mit klassischer Physik nicht mehr erklären. Ein Viertel bis die Hälfte des Bruttosozialprodukts wird heute mit Dingen erwirtschaftet, die eine quantenphysikalische Grundlage haben.

 

Interessant. Wo findet sich die Quantentechnologie konkret?

In den Autos zum Beispiel. Wenn Leute sich rein setzen, es anlassen und die Bordelektronik aktivieren, sind sich dessen nicht bewusst. (Lacht) Das funktioniert alles mit Halbleitern, die Steuerungen auf mikroskopischer Skala möglich machen. Heute sind diese nur noch zehn Nanometer groß. Damit hängt die Miniaturisierung zusammen, die die heutigen ultraschnellen Computer erst ermöglicht.

 

Sie schreitet ja noch weiter voran. Wenn ich da an Smartphones denke…

Das Voranschreiten wird nicht so schnell zum Ende kommen. Sie kennen bestimmt das Moore‘sche Gesetz, dass die Prozessoren immer schneller und leistungsfähiger werden. Das kommt von den immer kleiner werdenden Strukturen. Es gibt jedoch eine untere Grenze – und die bewegt sich dort, wo bestimmte Quantenphänomene ins Spiel kommen, welche die Vorgänge nicht mehr steuerbar machen.

 

Es geht nicht endlos weiter?

Man geht davon aus, dass Strukturen unter zehn Nanometern schwierig zu kontrollieren sind, zumindest mit herkömmlichen Methoden. Die Miniaturisierung stößt daher schon bald an ihre Grenzen. Wir haben nicht mehr die Möglichkeit, alle achtzehn Monate unsere Kapazitäten zu verdoppeln, wie es das Moore’sche Gesetz über 50 Jahre lang vorhersagte. Es wird in der Zukunft etwas länger dauern.

 

Die Quantenphysik spielt sich auf dieser sehr kleinen Ebene ab?

Die Quantenphysik bildet die Grundtheorie der Natur im Mikrokosmos. Es ist eine Physik, die gewisse Parallelen zur klassischen Physik unseres Alltags aufweist, aber sie wartet auch mit einigen eigenen, höchst verblüffenden Eigenschaften auf, die es so nur im Mikrokosmos gibt.

 

Welche sind das?

Ein Elektron kann zum Beispiel an zwei Orten zugleich sein. Es gibt auch die bekannten Quantensprünge. Energien können nur in gequantelter Form auftreten. Das sind Zustände aus der Atomphysik, wo die Elektronen, die um den Atomkern kreisen, nur ganz bestimmte Energiezustände einnehmen können. Die Energie ist dann gequantelt.

 

Der Quantensprung hängt damit zusammen?

Ja. Der Quantensprung ist der kleinstmögliche Sprung, den ein Quantenobjekt, z. B. ein Elektron, machen kann. Also im Gegensatz zu der alltäglichen Verwendung, wenn man jetzt sagt: Das war ein Quantensprung! Das ist eigentlich kein besonders großer Sprung, sondern der kleinste nur mögliche.

 

Diese Ebene ist so alltagsfern, dass sicher viele Menschen eine etwas kuriose Vorstellung von der Quantenebene haben.

Die Quantenphysik lässt sich erst in ihren Einzelheiten und in ihrer Logik verstehen, wenn man ihre mathematische Beschreibung versteht. Erst dann kommt man der eigentlichen Theorie nahe. In meinem Buch unternehme ich trotzdem den Versuch, die Grundlagen, vielleicht auch die Grundphilosophie der Quantenphysik für Laien verständlich darzustellen.

 

Wie gehen Sie dabei vor?

Statt einer mathematischen Formel gebrauche ich auch mal eine Metapher. Ich hoffe zumindest, dass das gelungen ist. Ich möchte ja den Leuten nicht die allertiefsten Tiefen der Quantenphysik erklären. Aber ich will einen Eindruck geben, welche Kraft, welchen Einfluss die Quantenphysik auf unser heutiges Leben hat – und in der Zukunft noch viel mehr nehmen wird.

 

Sie sprechen von einer „zweiten Quantenrevolution“.

Die erste Quantenrevolution haben wir in den letzten 70 Jahren erlebt. Sie hat unser Leben in der modernen Welt geprägt. Der Grundtenor des Buches ist, dass sich heute eine neue, zweite Quantenrevolution anbahnt, die nochmals alles umschmeißen wird.

 

Worin besteht sie?

Da ist zum Beispiel der sogenannte Quantencomputer. Das wäre nochmals eine ganz neue Revolution. Hier wird nicht mehr mit einzelnen Schaltkreisen gerechnet, sondern mit einzelnen Elementarteilchen, mit einzelnen Elektronen oder Photonen. Ganz allgemein könnten wir in der Zukunft in der Lage sein, einzelne Atome zu manipulieren und so auszurichten, wie es technologisch erforderlich ist. Das war bisher nicht möglich.

 

Was bringt das mit sich?

Einerseits ermöglicht das eine ganz neue Art, zu rechnen. Die Atome können gleichzeitig rechnen. Möglich wird dies durch eine besondere quantenphysikalische Eigenschaft, die Verschränkung. Das potenziert die Rechenkapazität. Zudem wird es möglich sein, nanoskopisch kleine Maschinen, sogenannte Nanobots, zu bauen. Die haben ganz andere Eigenschaften als die Maschinen, die wir aus unserem Alltag kennen.

 

Das wären dann auch biochemische Apparate, die in den Menschenkörper für medizinische Zwecke eingeschleust werden könnten?

Zum Beispiel. Eine Vision sind die Nanobots, also nanoskopisch kleine Maschinen, die in unserem Körper agieren. Das ist eine Vision, die aus den 80er Jahren stammt. Aber wir sind bald so weit, dass wir diese Mikro-Nano-Strukturen auch kontrollieren können. Das ist hochspannend! Im Übrigen gibt es bereits Nanoroboter auf unserer Welt.

 

Ach? Welche denn?

Die DNA. Die gesamte Proteinsynthese wird von Nanorobotern durchgeführt, die auf der DNA beruht. Könnte man diese Prozesse steuern, ergäben sich daraus gewaltige technologische Anwendungen. Man könnte vergleichbare Prozesse entwickeln, die auf der nanoskopischen Ebene anlaufen.

 

Mit dem Quantencomputer könnte man eine Künstliche Intelligenz bauen?

Ja. Der Quantencomputer könnte eine Revolution in der KI-Forschung auslösen, weil er die Simulationen in neuronalen Strukturen noch einmal viel besser optimieren kann. Man muss das natürlich kritisch betrachten. Nun gehört die Quantentechnologie aber nicht unbedingt zu den Techniken, die einem einfallen, wenn wir von Technologie-Horrorszenarien ausgehen.

 

Man denkt da eher an Roboterarmeen.

Oder eine Künstliche Intelligenz, die die Menschheit unterjocht. Oder dass gentechnisch veränderte Menschen entstehen. Oder wir denken an eine virtuelle Realität, die uns einsperrt und unsere Gehirne in eine Flüssigkeit taucht…

 

Sie nannten auch die Nanotechnologie.

Es gibt Vorstellungen, dass die Nanotechnologie ungeheure Eingriffe in unseren Körpern vornimmt, sich unkontrolliert ausbreitet. Daher ist eine Diskussion um Technikfolgen zwingend erforderlich. Man sollte bedenken, dass die erste Anwendung der Quantentheorie die Atombombe war.

 

Kommen wir zur Anwendung zurück. Ist der Quantencomputer auch für die Masse?

Die Masse muss eigentlich nicht enorme Datenbanken durchforsten oder große Zahlen in Primfaktoren zerlegen (was für die Dechiffrierung entscheidend ist). Das müssen eher Geheimdienste machen. Doch wie sagte in den 40er Jahren der Gründer von IBM: der Weltmarkt für Computer liege bei fünf Stück. Heute hat jeder einen Laptop und ein Smartphone. Mit Prognosen sollte man also vorsichtig sein…

 

Nanomaschinen sollen auch selbst lernen und aktiv werden können?

Wenn sie sich selbst steuern lassen, wird es sehr interessant. Die DNA ist ein ideales Beispiel für eine funktionierende Nanomaschine. Das sind selbststeuernde und -replizierende Prozesse, die im Lebewesen stattfinden. Diese Prozesse sind nichts Anderes als von der Natur produzierte Nanomaschinen mit eigenem Programm.

 

Quantenphysikalische Vorgänge?

Ja, auch hier finden die Gesetze der Quantenphysik ihre Anwendung. Die Doppelhelix wird zum Beispiel durch Wasserstoffbrücken zusammengehalten. Das ist ein rein quantenphysikalischer Effekt.

 

Ich überspitze das jetzt ein wenig: Die Quantenphysiker haben noch gerätselt, aber die Ingenieure haben das bereits technisch umgesetzt.

Man hat natürlich gewisse quantenphysikalische Grundlagen verstanden, bevor man sie technologisch umsetzte. Aber es gibt eben noch einige grundsätzliche offene Fragen zur Quantenphysik. Eine davon war eben lange das mit der Verschränkung.

 

Was bedeutet das?

Zwei weit voneinander entfernte Elektronen können sich instantan, d. h. ohne Zeitverzögerung, miteinander „unterhalten“, um das etwas salopper auszudrücken. Dies widerspricht eigentlich der einsteinschen Relativitätstheorie. Dieses Phänomen hat man erst so seit den 70er Jahren begriffen. Einstein, Bohr und alle anderen Väter der Quantenphysik haben das noch nicht verstanden. Und heute wird es technisch umgesetzt.

 

Mit was können wir also in Zukunft rechnen?

Quantencomputer zeichnen sich bereits ab. Es kann gut sein, dass wir bereits dieses oder nächstes Jahr einen solchen Computer haben. Er löst dann Probleme schneller als jeder herkömmliche Computer. Das nennt Google übrigens „quantum supremacy“. Die Überlegenheit des Quantums.

  

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Lars Jaeger

Jahrgang 1969, ist ein schweizerisch-deutscher Unternehmer, Wissenschaftler, Schriftsteller, Finanztheoretiker und alternativer Investmentmanager. Er studierte Physik und Philosophie an der Universität Bonn und der École Polytechnique in Paris und hält einen Doktortitel in theoretischer Physik. Letzteren erwarb er in Studien am Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme in Dresden. Veröffentlichte bereits mehrere Bücher zu Wissenschaft und Supertechnologien der Gegenwart und Zukunft. Sein neues Buch erscheint im August 2018 unter dem Titel „Die zweite Quantenrevolution“.

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