Aus einfachen Regeln kann höchst komplexes Verhalten hervorgehen. Ein gutes Beispiel ist Schach. Ein erfahrener Spieler würde bald erkennen, dass sein Gegenüber zwar die Regeln beherrscht, aber eigentlich von Schach nichts versteht: Der Gegner macht absurde Züge, opfert zum Beispiel seine Königin für einen Bauern und verliert ohne Grund einen Turm. Kurz, der andere weiß nicht, worum es bei Schach geht. Er hat keine Ahnung von den strategischen Prinzipien und Erfolgsgeheimnissen, über die ein geübter Spieler verfügt. Diese übergeordneten Prinzipien sind "emergente" Eigenschaften des Spiels; sie folgen nicht unmittelbar aus den Regeln, sondern ergeben sich aus Wechselwirkungen zwischen den Figuren auf dem Brett.

Den Wissenschaftlern geht es gegenwärtig mit der Quantenmechanik wie einem Anfänger beim Schach. Seit mehr als siebzig Jahren kennen wir die Regeln und ein paar schlaue Züge, die in speziellen Situationen funktionieren, aber wir lernen erst mühsam die strategischen Prinzipien, die für ein geschicktes Gesamtspiel nötig wären.

Diese Prinzipien zu entdecken ist Ziel einer neuen Disziplin, der Quanteninformatik. Viele einschlägige Artikel konzentrieren sich auf technische Anwendungen, etwa auf die "Teleportation" von Quantenzuständen über makroskopische Entfernungen oder auf die Kryptografie, das absolut abhörsichere Verschlüsseln von Botschaften. Informatiker entwerfen Algorithmen für hypothetische Quantencomputer, die viel schneller arbeiten würden als die besten klassischen Rechner.

So faszinierend all diese Technologien sein mögen – genau besehen sind sie nur Nebenprodukte einer neuen Grundlagenforschung. Anwendungen wie die Teleportation spielen eine ähnliche Rolle wie die Dampfmaschine, die im 18. und 19. Jahrhundert die Entwicklung der Thermodynamik anregte. Die Thermodynamik war die Antwort auf grundlegende Fragen über den Zusammenhang von Energie, Wärme und Temperatur, über die Umwandlung dieser Größen in physikalischen Pr