So bauen Sie einen superluminalen Computer

Die Lichtgeschwindigkeit stellt eine der grundlegenden Grenzen der physikalischen Gesetze dar. Nichts kann schneller als Lichtgeschwindigkeit reisen, oder?

Ja und nein, sagen Volkmar Putz und Karl Svozil von der TU Wien in Österreich. Sie sagen, dass es mehrere Möglichkeiten gibt, wie Signale die Superluminallinie überschreiten können, obwohl keine von ihnen die Art von Zeitreiseparadoxen erlaubt, die von Science-Fiction-Autoren geliebt werden. Das Quantenphänomen der Verschränkung tritt beispielsweise auf, wenn zwei Quantenteilchen durch dieselbe Wellenfunktion beschrieben werden. Diese Teilchen können durch den Durchmesser des Universums getrennt werden und dennoch beeinflusst eine Messung an einem sofort das andere.

Das sogenannte nicht-lokale Phänomen kann nicht verwendet werden, um Informationen schneller als Lichtgeschwindigkeit zu übertragen, aber Putz und Svozil fragen heute, ob es verwendet werden kann, um sie zu verarbeiten, um Rechenaufgaben mit Überlichtgeschwindigkeit auszuführen. Sie sagen, es gebe keinen Grund dafür, solange die Verarbeitung nicht zu irgendwelchen Zeitreiseparadoxien führe.

Wie könnte eine solche Maschine funktionieren? Putz und Svozil weisen darauf hin, dass nichtlokale Phänomene zu Materialien führen können, bei denen der Brechungsindex kleiner als eins ist, wodurch überlichtschnelle Geschwindigkeiten ermöglicht werden. Zum Beispiel kann Licht, das durch ein Vakuum wandert, dazu gebracht werden, sich spontan zu einem Elektron-Positron-Paar – einem verschränkten Paar – zu formen, das dann wieder rekombiniert, um ein Photon zu bilden. Dieser Prozess geschieht augenblicklich und ermöglicht es dem Photon, effektiv über den Raum zu springen.

Ein Material, bei dem diese Art der Paarbildung und Rekombination gefördert wurde, hätte einen Brechungsindex von weniger als eins, heißt es. Verschiedene Physiker haben solche Materialien vorgeschlagen, die aus Dingen wie Metamaterialien bestehen. Putz und Svozil selbst schlagen vor, dass ein entweder mit Elektronen oder Positronen gefülltes Vakuum ausreichen würde.

Putz und Svozil haben ein Medium geschaffen, in dem der Brechungsindex kleiner als eins ist. Die Idee von Putz und Svozil besteht darin, einfach einen Computer darin einzutauchen. Dieser einfache Akt (und vermutlich ein cleverer Entwurf, um überhaupt einen optischen Computer zu bauen) würde die Superluminal-Berechnung ermöglichen.

Angenommen, dieses Gerät könnte tatsächlich gebaut werden, was könnten Sie dann mit einem superluminalen Computer machen? Das ist eine gute Frage, die Putz und Svozil nicht direkt ansprechen. Sie sagen, ein solches Gerät würde in eine Klasse von Verarbeitungsmaschinen fallen, die als Hypercomputer bekannt sind. Dies sind hypothetische Geräte, die leistungsfähiger sind als Turing-Maschinen, die Nicht-Turing-Berechnungen ermöglichen. Sie wurden erstmals in den 1930er Jahren von Alan Turing diskutiert.

Theoretisch können Hypercomputer bestimmte Arten von ansonsten nicht berechenbaren Funktionen berechnen. Das klingt praktisch, aber obwohl es unzählige nicht berechenbare Funktionen gibt, ist es tatsächlich ziemlich schwierig, ein Beispiel für eine zu finden, die nützlich erscheinen könnte. Wenn Sie Ideen haben, posten Sie diese im Kommentarbereich.

Ansonsten lehnen Sie sich zurück und warten Sie auf eine neue Ära superluminaler Hyprcomputer. Aber halten Sie nicht den Atem an.

Ref: arxiv.org/abs/1003.1238 : Über die physikalische Grenze der Kommunikationsgeschwindigkeit durch Lichtsignale

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