Sind Quanten-Qubits überbewertet? Die Debatte der rationalen Physik

Quantencomputer sind der vielversprechendste und zugleich verwirrendste Bereich der Computerinnovation. Einerseits versprechen sie Berechnungen durchzuführen, die sonst völlig unmöglich wären, und andererseits scheinen sie mitunter alle Regeln und Grenzen herkömmlicher Computer zu sprengen.

Andererseits sind sie extrem schwierig zu bauen und ihre Rechenleistung auf ein nutzbares Niveau zu skalieren. Zudem gibt es noch immer vieles, was wir über die Quantenphysik nicht verstehen, wodurch das Konzept der Quantencomputer anfällig für unerwartete Überraschungen ist. Beispielsweise fehlt es seit Jahrzehnten an einer adäquaten Theorie der Quantengravitation, was möglicherweise auf einen tiefgreifenden Mangel in unserem Verständnis der Quantenmechanik hindeutet.

Diese letzte Idee einer fundamentalen Begrenzung durch die Quantenphysik selbst wurde kürzlich von Tim Palmer, einem Forscher an der Universität Oxford, der vor allem für seine Arbeiten zur Chaostheorie und zum Klima bekannt ist, weiterentwickelt.

Er glaubt, dass fundamentale mathematische Eigenschaften des Quantenraums die tatsächlichen Kapazitäten von Quantencomputern weit stärker einschränken könnten, als bisher angenommen.

Er veröffentlichte seine Studie in der renommierten wissenschaftlichen Zeitschrift PNAS.¹, unter dem Titel "Rationale Quantenmechanik: Test der Quantentheorie mit Quantencomputern".

Den Hype verstehen: Wie funktionieren Quantencomputer?

Bevor wir auf Professor Palmers Idee eingehen, kann es hilfreich sein zu verstehen, was Quantencomputer so besonders macht.

Der entscheidende Punkt ist, dass die Qubits eines Quantencomputers im Gegensatz zu herkömmlichen Computern, die „diskrete“ Bits mit den Werten 1 und 0 verwenden, Quantenüberlagerung und Verschränkung aufweisen.

Vereinfacht ausgedrückt bedeutet dies, dass jedes Qubit von Natur aus komplexere Informationen gleichzeitig speichern kann, wodurch Berechnungen mit komplexen mathematischen Matrizen einfacher werden.

Bei komplexen Datensätzen mit vielen möglichen Werten für jeden Datenpunkt, wie beispielsweise den Spinwerten von Elektronen oder Atomen in einem Chip oder einer Batterieelektrode, können Quantencomputer die zunehmende Komplexität bewältigen, wobei jedes hinzugefügte Qubit die Kapazität exponentiell erhöht.

Im Gegensatz dazu fügt ein normaler Computer immer nur eine neue Kapazität hinzu, immer nur ein neues Bit, sodass eine Berechnung, die mit jedem neuen Datenpunkt exponentiell komplexer wird, schnell unüberschaubar wird, da die schnell ansteigende Komplexität selbst die Kapazität des besten normalen Supercomputers übersteigt.

So lautet zumindest die Theorie, die von gängigen Vorstellungen zur Funktionsweise der klassischen Quantenphysik gestützt wird. Professor Palmer argumentiert jedoch, dass dies nicht der Fall sei.

Quantenmechanik vs. Rationale Quantenphysik (RaQM)

Was ist ein Hilbertraum? Das Rahmenwerk der Quantenenergie

Die „gängigen“ Konzepte der Quantenphysik werden im Allgemeinen unter dem Begriff „Quantenmechanik“ (QM) zusammengefasst und beschreiben die komplexen, oft kontraintuitiven Phänomene, die auf der Quantenebene auftreten.

Ein Schlüsselelement im Zusammenhang mit Quantencomputern ist die Idee von Hilbert-RaumDieses Konzept erweitert den bekannten 2D- oder 3D-Raum auf eine beliebige Anzahl von Dimensionen und schafft den mathematischen Rahmen, auf dem der größte Teil der Quantenphysik aufbaut.

„Der Hilbertraum ist ein mathematisches Konzept der linearen Geometrie, das einen unendlichdimensionalen Raum definiert. Mit anderen Worten: Er greift geometrische Konzepte auf, die auf zwei- und dreidimensionale Räume beschränkt sind, und erweitert sie so, dass sie mit einer unendlichen Anzahl von Dimensionen verwendet werden können.“

Da es sich um ein so grundlegendes Werkzeug der Quantenphysik handelt, wird es selten hinterfragt. Und es ist sicherlich im Allgemeinen eine „wahre“ Idee, da sie die meisten experimentell bestätigten Vorhersagen der Quantenphysik ermöglicht hat.

„Hilberträume sind in Bereichen wie der Quantenmechanik von entscheidender Bedeutung, da sie den mathematischen Rahmen für das Verständnis des Verhaltens von Teilchen auf mikroskopischer Ebene liefern. Dies umfasst Anwendungen bei der Lösung komplexer Gleichungen wie der Schrödingergleichung, die beschreibt, wie sich Quantensysteme im Laufe der Zeit entwickeln.“

In ihrer klassischen Interpretation wächst die Anzahl der Dimensionen eines Hilbertraums exponentiell mit der Anzahl der von einem Quantencomputer verwendeten Qubits. Diese Interpretation beruht vollständig auf der Annahme, dass der Hilbertraum ein Kontinuum ist – eine Vorstellung, die Pr Palmer infrage stellt.

Rationale Quantenphysik: Die Herausforderung des Kontinuums

Die von dem Oxford-Physiker veröffentlichte Theorie stellt in Frage, dass der Hilbert-Raum tatsächlich so funktioniert, und verweist auf die Unfassbarkeit der Quantengravitation als Hinweis darauf, dass dies der Fall sein könnte. Er nennt seine Theorie „rationale Quantenmechanik“ (RaQM).

„Wir stellen eine Theorie der Quantenphysik vor, die auf der Vorstellung basiert, dass der Kontinuumscharakter des Zustandsraums der Quantenmechanik etwas inhärent Diskretes approximiert, und argumentieren, dass der Grund für diese Diskretisierung die Gravitation ist.“

Die Idee ist, dass der Hilbert-Raum zwar granular ist, aber aufgrund der im Vergleich zu anderen fundamentalen physikalischen Kräften so schwachen Gravitation extrem kleine Räume aufweist. Er entwickelte diese Ideen in einer begleitenden wissenschaftlichen Arbeit weiter.² mit dem Titel "Die Geheimnisse der Quantenmechanik entschlüsseln: Warum die Natur ein Kontinuum verabscheut".

Ohne auf die mathematischen Details einzugehen, wird angenommen, dass der Quantenzustand nur in Bezug auf bestimmte „rationale“ Observablen definiert ist. Dies führt zu einem etwas anderen Verständnis komplexer Zahlen wie der imaginären Zahl √(-1) oder der sogenannten Quaternionen, was im Vergleich zur Quantenmechanik eine realistische Interpretation des Quantenzustands in der RaQM ermöglicht.

Oder, wie Professor Palmer es ausdrückt: Seine Theorie beseitigt einige der berühmten Paradoxien der Quantenphysik, wie zum Beispiel Schrödingers Katze.

„In RaQM sind Katzen nicht mehr gleichzeitig lebendig und tot.“

Die 1,000-Qubit-Grenze: Praktische Auswirkungen für die Zukunft

Ein wesentlicher Bestandteil der Grundidee von extrem leistungsstarken Quantencomputern ist, dass die Hinzunahme weiterer Qubits zusätzliche „Dimensionen“ zur Bearbeitung eines mathematischen Problems ermöglicht. Diese Annahme basiert auf der Idee eines unendlichen „Speichers neuer Daten“ (Dimensionen) im Hilbert-Raum, der mit dem Hinzufügen weiterer Qubits zum System zur Verfügung steht.

Die Idee von Professor Palmer hätte daher schwerwiegende Auswirkungen auf Quantencomputer.

Wenn dies zutrifft, wächst der Informationsgehalt im Quantenzustand linear mit der Anzahl der Qubits und nicht exponentiell, wie bisher angenommen, was im Wesentlichen die wichtigste Prämisse von Quantencomputern widerlegt.

„Ab einer kritischen Anzahl verschränkter Qubits ist im Quantenzustand schlichtweg nicht genügend Information vorhanden, um auch nur ein einziges Bit Information jeder Dimension des Hilbert-Raums zuzuordnen. Wenn dies eintritt, verlieren Quantenalgorithmen, die den gesamten Hilbert-Raum nutzen, ihren Quantenvorteil gegenüber klassischen Algorithmen.“

Die Studie schätzt, dass diese Schwelle erreicht werden könnte, sobald Quantencomputer etwa einige hundert bis zu 1,000 fehlerkorrigierte Qubits überschreiten.

Es ist anzumerken, dass dies weit unter dem erwarteten Schwellenwert liegt, der zum Brechen wichtiger Verschlüsselungsebenen erforderlich ist; beispielsweise werden 4,099 Qubits benötigt, um einen 2048-Bit-RSA-Schlüssel zu brechen. Shor-AlgorithmusDer Quantenalgorithmus dürfte am ehesten für praktische Zwecke nützlich sein.

Wenn Professor Palmer Recht hat, könnte dies bedeuten, dass die Verschlüsselung für immer vor Quantencomputern, wie wir sie heute verstehen, sicher bleibt.

Da viele Quantencomputer-Prototypen sich dieser Grenze nähern, allein oder durch VernetzungWir werden wahrscheinlich schon bald wissen, ob diese Idee stimmt.

„QM hat alle experimentellen Herausforderungen gemeistert, die ihr gestellt wurden, und deshalb schlage ich in der Arbeit ein Experiment vor, das in wenigen Jahren durchgeführt werden könnte – wenn man den Roadmaps der Quantentechnologie Glauben schenken darf –, um RaQM mit QM zu vergleichen.“

Sollte sich dieses Konzept als richtig erweisen, könnte es weitreichende Konsequenzen für die Quantenphysik haben, die weit über die Begrenzung des Potenzials von Quantencomputern hinausgehen. Dies allein könnte Quantencomputer sehr wichtig machen, selbst wenn ihre praktischen Anwendungen begrenzter sind als ursprünglich erhofft.

„Wenn Quantencomputer die Experimente liefern, um nicht nur eine Nachfolgetheorie der Quantenmechanik zu finden, sondern – was noch wichtiger ist – die Theorie zu finden, die Quanten- und Gravitationsphysik synthetisiert, wäre das sicherlich ein außerordentlich gutes Ergebnis für all die Arbeit, die über die Jahre in die Quantencomputertechnik investiert wurde.“

Strategische Investitionserkenntnisse: Umgang mit Quantenrisiken

Dieses neue Konzept ist noch lange nicht bewiesen und stellt sogar eine radikale Abkehr vom Konsens der Physiker in Bezug auf die Quantenmechanik dar. Es handelt sich also vorerst lediglich um eine sehr interessante, aber unbewiesene Theorie, die nur in der theoretischen Mathematik existiert.

Allerdings sollten Anleger in Aktien von Quantencomputerunternehmen dies beachten, da es uns daran erinnert, dass die Quantenphysik noch lange nicht vollständig verstanden ist und sowohl Potenzial für überraschende neue Möglichkeiten als auch Grenzen in ihren praktischen Anwendungen birgt.

Ein weiterer Aspekt ist, dass, wenn Verschlüsselung dauerhaft vor Quantencomputern sicher ist, dies auch für Bitcoin gilt, das in letzter Zeit unter der Erzählung gelitten hat, dass wird bald durch Fortschritte im Quantencomputing „zerstört“., ein Thema, das wir auch in „Die Post-Quanten-Investitionsprüfung: Die 10 besten Aktien für 2026".

Es könnte also sinnvoll sein, beide Risiken gegeneinander abzuwägen:

• Wenn Quantencomputer eine maximale Schwelle von 1,000+ Qubits erreichen, ist Bitcoin sicher, und die Erzählung, die den Bitcoin-Preis gedrückt hat, ist hinfällig.
• Wenn sich Herr Palmer irrt, könnten Quantencomputer zwar tatsächlich den Bitcoin-Teil eines Portfolios gefährden, aber sie werden auch in der Lage sein, ein kaum vorstellbares Wunder an Berechnungen sowohl bei der Verschlüsselung als auch bei einem tieferen Verständnis der materiellen Welt zu vollbringen.

Ein Portfolio, das Aktien von Quantencomputerunternehmen und Kryptowährungen kombiniert, dürfte daher am besten geeignet sein, beiden Eventualitäten entgegenzuwirken.

Für Investitionen in Quantencomputer können Sie sich beraten lassen. unser Investitionsbericht über Honeywell und seine Tochtergesellschaft für Quantencomputer. Quantumoder unser Artikel „Die 5 besten Quantencomputing-Unternehmen des Jahres 2025".

Referenzen: (Die Referenzliste bleibt in der wissenschaftlichen Zitierweise erhalten)

^{1Tim Palmer. Rationale Quantenmechanik: Test der Quantentheorie mit QuantencomputernPNAS. 123 (12) e2523350123. 16. März 2026. https://doi.org/10.1073/pnas.2523350123
2Tim Palmer. Die Geheimnisse der Quantenmechanik entschlüsseln: Warum die Natur ein Kontinuum verabscheut. Verhandlungen der Royal Society. Februar 18, 2026. https://arxiv.org/abs/2602.16382}