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Astronomie|Physik Technik|Digitales

Amerikanischer Forscher berechnet Rechenkapazität des Universums

Unser Universum kann als ein gigantischer Computer mit einer Bitzahl von einhundertzwanzig Zehnerpotenzen angesehen werden. Der am Massachusetts Institute of Technology (MIT) beschäftigte Wissenschaftler Seth Lloyd hat diese Abschätzung mit den Mitteln der Quantengravitation durchgeführt. Die Entwicklung des Kosmos ist in diesem Sinne nichts weiter als das Abspielen eines gewaltigen Algorithmus. Darüber berichtet das Fachblatt Physcial Review Letters (Band 88 Referenznummer 237901).

Lloyd berechnete in seiner Arbeit sowohl die Anzahl der Bits des Universums als auch die der bisher in der Entwicklung des Kosmos durchgeführten Operationen. Unter der Annahme, dass die Energie des Alls etwa zu gleichen Teilen auf Materie und Gravitationsenergie aufgeteilt ist, konnte er mithilfe der Informationstheorie die Anzahl der Operationen auf einhundertzwanzig Zehnerpotenzen, eine Zahl mit einhundertzwanzig Nullen, abschätzen.

Diese Operationen wurden auf den Bits des Universums durchgeführt. Um deren Anzahl zu bestimmen, ermittelte der Wissenschaftler zunächst in einer Entropiebetrachtung die Zahl der in gewöhnlicher Materie vorhandenen Bits in einem Gedankenexperiment. In diesem wird zunächst die gesamte Materie in Strahlung umgewandelt. Dieser Strahlung kann nun eine bestimmte Temperatur und damit eine wohldefinierte Entropie zugeordnet werden. Die Entropie ist nun ein direktes Maß für die Anzahl der in der Materie vorhandenen Bits ? neunzig Zehnerpotenzen. Mittels der Quantengravitation lässt sich nun auch die in dem Gravitationsfeld vorhandene Entropie abschätzen. Auf diese Weise konnte Lloyd die Gesamtzahl der Bits des Universums auf einhundertzwanzig Zehnerpotenzen bestimmen.

Die Anzahl der Bits stimmt erstaunlicherweise mit der Anzahl der bisher durchgeführten Operationen überein ? demnach hat das Universum in seiner Entwicklung im Mittel eine Operation per Bit ausgeführt. Dies könnte auf einen tieferen und für die Entwicklung von Quantencomputern interessanten Zusammenhang zwischen Informationstheorie und Quantengravitation hinweisen. Quantencomputer könnten neueren Erkenntnissen zu Folge im Prinzip jedes beliebige physikalische System simulieren.

Stefan Maier
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