Wie unterscheidet sich eigentlich unsere analoge Alltagswelt von der virtuellen Welt in Computern? Gibt es überhaupt einen Unterschied? Und welche Rolle spielt dabei die neuste Revolution in der Computerwelt – der Quantencomputer? Georg Gesek, CEO von Novarion und Dozent für Quantum Mechanics, geht diesen Fragen im folgenden Gastbeitrag auf den Grund.

Analog vs. digital – wirklich ein Unterschied?

Oft referenzieren IT-Experten auf ihren Beruf, indem sie von unserer „analogen“ Alltagswelt sprechen und diese im Gegensatz zur „digitalen“ oder auch virtuellen Welt in ihren Computern unterscheiden. Die virtuelle Welt kennen wir, wir haben sie gemacht, im Endeffekt aus Bits. Dabei ist es unerheblich, in welcher physikalischen Maschine diese gespeichert und prozessiert (verändert) werden. Die Bits machen die „Musik“, alleine ihre Anordnung, ihr Muster bestimmt, welche „digitale Welt“ in dieser Maschine, Computer genannt, generiert wird.

Wie verhält es sich mit unserer realen Welt?

Dieser Frage ging die Menschheit schon lange nach, bevor es Computer auf der Erde gab. Lange Zeit blieben die Geheimnisse des Universums den Menschen verschlossen, da die Technologie fehlte, diesen auf den Grund zu gehen.

Dies hat sich im Laufe des 20. Jahrhunderts jedoch grundlegend geändert. Wir sind mit unseren feinen Messinstrumenten sowohl im Makro- als auch im Mikro-Kosmos an die Grenze des Messbaren gestoßen. Nicht weil unsere Messinstrumente noch immer zu unempfindlich wären, nein, sondern weil auch die Natur selbst, also unser Universum, seine Grenze in der Dichte der Information hat, welche es bereitzustellen im Stande ist.

Wo liegt die Grenze der Informationsdichte?

Das muss man sich aber auf der Zunge zergehen lassen: Der Physiker Werner Heisenberg hat gezeigt, dass das „Bild“, also die Summe unserer Messergebnisse bei allzu genauem „Hinschauen“ einfach unscharf wird. Genauso wie wir es von einer Computergrafik kennen, in welche wir immer weiter hineinzoomen. Diese Unschärfe entsteht in beiden Fällen nicht, weil wir nicht genügend Bildschirmauflösung oder Messschärfe besitzen, sondern schlichtweg, weil die Anzahl der gespeicherten Bits, welche das Bild durch einen Prozess hervorrufen, begrenzt ist.

Je größer die Anzahl der Bits, umso höher die Auflösung und umso tiefer kann man in das Bild hineinzoomen. Bei unseren virtuellen Welten im Computer sind dies Vergrößerungen von etwa den Faktoren fünf bis zehn, welche genügen um den Unschärfeeffekt wahrzunehmen.

In unserer Alltagswelt, sind es Größenordnungen von 10^34!

Ungeachtet des immensen Größenunterschieds bleibt jedoch die Tatsache, dass auch unsere reale Welt offenbar eine Grenze in der Informationsdichte ihrer Bestandteile hat. Und je kleiner diese Bestandteile sind, welche man betrachtet, umso weniger Information enthalten diese.

Fazit: Analog und digital unterscheiden sich nur in ihrer Informationsdichte

Die sogenannte analoge Welt ist in Wirklichkeit ebenso digital wie jene virtuelle Welt in unseren Computern. Nur eben deutlich dichter in ihrer Information. Dies zeigt uns die Quantenphysik und gibt uns gleichzeitig die mathematischen Werkzeuge in die Hand, diese „Quanteninformation“ zu berechnen. Genau dieses Faktum machen wir uns neuerdings mittels sogenannter Quantencomputer zunutze, Maschinen, welche diese Quantenbits unseres Universums speichern sowie prozessieren können – aber so wie wir wollen!

Mit Quantencomputern durchbrechen wir daher den scheinbaren Unterschied zwischen unserer „analogen“ Realität sowie der virtuellen „digitalen“ Welt. Tatsächlich handelt es sich bei diesem Unterschied bloß um die Menge an Information, welche in der Realität viel höher ist, als in unseren (Quanten-)Computern.