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Gravitationstheorie: Mit Quantenbits zur Raumzeit

Astrophysiker und Quantenforscher untersuchen gemeinsam, wie kosmische Phänomene mit subatomaren Gesetzen zusammenhängen. Sie versprechen sich neue Einsichten in die grundlegende Struktur von Raum und Zeit.
Quanteninformatiker bei Vortrag

In der klassischen Physik war der Raum lange bloß eine Art Bühne, auf der Materie, Felder und Kräfte wirken. Er selbst bestand aus nichts und trug nichts zu diesem Spiel bei. Albert Einstein veränderte den Gedanken und verband Raum und Zeit zu einem untrennbaren Gebilde, der Raumzeit, die sich abhängig von den darin vorhandenen Objekten verformt und ihrerseits die Bahnen von Objekten beeinflusst. Theoretiker können ihre Geometrie und somit die Gravitation mit den Gleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie beschreiben, aber sie stellen sich neue Fragen: Ist die Raumzeit mitsamt ihren Krümmungen fundamental, oder besteht sie selbst aus etwas anderem? Inzwischen glauben einige Physiker an einen neuen Weg zu einer Antwort. Ihre Vermutung: Alles lässt sich auf die Wechselwirkungen kleinster Stücke von Information zurückführen.

Unter den Anhängern dieses Ansatzes herrscht Aufbruchsstimmung. Hunderte von ihnen arbeiten im Rahmen eines 2015 gegründeten internationalen Gemeinschafts­projekts zusammen, um mit ihren Ideen eine neue Fachdisziplin ins Leben zu rufen. Das Vorhaben heißt "It from Qubit" (IfQ). Die Physiker wollen "es" – gemeint ist die Raumzeit – aus Qubits ableiten. Das ist die Kurzform für Quantenbits, ein Begriff aus der Quanteninformatik. Analog zu den elektronischen Bits bei herkömmlichen Computern sind Qubits ein Maß für quantenphysikalisch gespeicherte Information. Die Idee hinter IfQ ist die Vorstellung, kosmische Vorgänge könnten mit einer Art Kode programmiert sein. Wenn es gelänge, diesen zu knacken, würde sich die quantenphysikalische Natur der Gravitation offenbaren. Im Juli 2016 fand ein Treffen am Perimeter Institute im kanadischen Ontario statt, bei dem die IfQ-Veranstalter etwa 90 Anmeldungen erwartet hatten. Es wurden mehr als 200, und das Team organisierte schließlich Parallelveranstaltungen an weiteren Universitäten, um alle Interessenten zusammenzubringen. ...

© Spektrum der Wissenschaft
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  • Quelle

Maldacena, J.: The Large N Limit of Superconformal Field Theories and Supergravity. In: International Journal of Theoretical Physics 38, S. 1113 – 1133, 1999

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