Sind Quanten‑Qubits überbewertet? Die Debatte der rationalen Physik

Quantencomputer sind sowohl das vielversprechendste als auch das verwirrendste Segment der Innovation im Bereich der Informatik. Auf der einen Seite versprechen Quantencomputer Berechnungen durchzuführen, die sonst völlig unmöglich wären, und scheinen gelegentlich jede Regel und Einschränkung herkömmlicher Computer zu brechen.

Auf der anderen Seite sind sie extrem schwer zu bauen und ihre Rechenleistung auf nützliche Ebenen zu skalieren. Und wir verstehen noch immer vieles nicht über die Quantenphysik, wodurch das Konzept der Quantencomputer anfällig für unerwartete Überraschungen bleibt. Beispielsweise bleibt eine fundierte Theorie der Quantengravitation seit Jahrzehnten schwer fassbar, was möglicherweise auf einen tiefen Mangel in unserem Verständnis der Quantenmechanik hinweist.

Diese letzte Idee einer grundlegenden Beschränkung 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, weiter ausgeführt.

Er ist der Ansicht, dass grundlegende mathematische Eigenschaften des Quantenraums die tatsächlichen Kapazitäten von Quantencomputern von Natur aus stärker einschränken könnten, als bisher angenommen.

Er veröffentlichte seine Studie in der renommierten Fachzeitschrift PNAS¹ unter dem Titel “Rationale Quantenmechanik: Testen der Quantentheorie mit Quantencomputern”.

Verstehen des Hypes: Wie funktionieren Quantencomputer?

Der entscheidende Teil ist, dass anstelle von „diskreten“ Bits mit den Werten 1 & 0 wie bei einem normalen Computer die Qubits von Quantencomputern Quanten‑Superposition und Verschränkung zeigen.

Einfach ausgedrückt bedeutet das, dass jeder Qubit von Natur aus gleichzeitig komplexere Informationen speichern kann, was Berechnungen mit komplexen mathematischen Matrizen erleichtert.

Für einen komplexen Datensatz mit vielen möglichen Werten für jeden Datenpunkt, wie etwa den Spin‑Werten von Elektronen oder Atomen in einem Chip oder einer Batterielektrode, können Quantencomputer die zunehmende Komplexität bewältigen, wobei jeder hinzugefügte Qubit die Kapazität exponentiell erhöht.

Im Gegensatz dazu fügt ein normaler Computer nur jeweils eine neue Kapazität hinzu, ein neues Bit nach dem anderen, sodass eine Berechnung, die mit jedem neuen Datenpunkt exponentiell komplexer wird, schnell unüberschaubar wird, wobei die rasch wachsende Komplexität selbst die leistungsfähigsten herkömmlichen Supercomputer überfordert.

Zumindest ist das die Theorie, die von den gängigen Konzepten darüber, wie klassische Quantenphysik funktioniert, unterstützt wird. Aber Professor Palmer argumentiert, dass dem nicht so ist.

Quantenmechanik vs. Rationale Quantenphysik (RaQM)

Was ist der Hilbertraum? Das Rahmenwerk der Quantenkraft

Die „Mainstream“-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, das für Quantencomputer relevant ist, ist die Idee des Hilbertraums. Dieses Konzept erweitert den bekannten 2‑D‑ oder 3‑D‑Raum auf eine beliebige Anzahl von Dimensionen und schafft das mathematische Rahmenwerk, auf dem die meisten Bereiche der Quantenphysik basieren.

„Der Hilbertraum ist ein mathematisches Konzept in der linearen Geometrie, das einen unendlich-dimensionalen Raum definiert. Mit anderen Worten, er nimmt geometrische Konzepte, die auf die Behandlung von zwei‑ und dreidimensionalen Räumen beschränkt sind, und erweitert sie, sodass sie mit einer unendlichen Anzahl von Dimensionen verwendet werden können.“

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

„Hilberträume sind in Bereichen wie der Quantenmechanik entscheidend, da sie das mathematische Rahmenwerk für das Verständnis des Verhaltens von Teilchen auf mikroskopischen Skalen liefern. Dies schließt Anwendungen zur Lösung komplexer Gleichungen wie der Schrödinger‑Gleichung ein, 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 kontinuierlichen Natur des Hilbertraums, einer Idee, die Professor Palmer in Frage stellt.

Rationale Quantenphysik: Herausforderung des Kontinuums

Die von dem Oxford‑Physiker veröffentlichte Theorie stellt in Frage, dass der Hilbertraum tatsächlich auf diese Weise wirkt, und weist auf die schwer fassbare Quantengravitation als Hinweis darauf hin, dass dies der Fall sein könnte. Er nennt seine Theorie „rationale Quantenmechanik“ (RaQM).

„Wir führen eine Theorie der Quantenphysik ein, die auf der Annahme basiert, dass die kontinuierliche Natur des Zustandsraums der Quantenmechanik etwas grundsätzlich Diskretes annähert, und argumentieren, dass die Ursache für diese Diskretheit die Gravitation ist.“

Die Idee ist, dass der Hilbertraum tatsächlich granular ist, jedoch mit extrem kleinen Abständen, da die Gravitation im Vergleich zu anderen fundamentalen physikalischen Kräften so schwach ist. Er entwickelte diese Ideen weiter in einem begleitenden wissenschaftlichen Papier² mit dem Titel “Lösen der Geheimnisse der Quantenmechanik: Warum die Natur ein Kontinuum verabscheut”.

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

Oder, wie Professor Palmer es ausdrückt, entfernt seine Theorie einige der berühmten Paradoxien der Quantenphysik, wie die Schrödingers Katze.

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

Die 1.000‑Qubit‑Obergrenze: Praktische Auswirkungen für die Zukunft

Ein wesentlicher Teil der Annahme ultra‑leistungsfähiger Quantencomputer ist, dass das Hinzufügen weiterer Qubits weitere „Dimensionen“ zur Bearbeitung eines mathematischen Problems schafft. Diese Annahme basiert auf der Idee eines unendlichen „Nachschubs neuer Datenspeicher“ (Dimensionen) durch den Hilbertraum, wenn dem System mehr Qubits hinzugefügt werden.

Die Idee von Professor Palmer hätte demnach ernsthafte Auswirkungen auf Quantencomputer.

Wenn dies zutrifft, wächst der Informationsgehalt im Quantenzustand linear mit der Anzahl der Qubits und nicht exponentiell, wie bisher angenommen, wodurch die zentrale Annahme von Quantencomputern im Wesentlichen widerlegt wird.

„Über einer kritischen Anzahl von verschränkten Qubits gibt es einfach nicht genug Information im Quantenzustand, um selbst ein Bit Information jeder Dimension des Hilbertraums zuzuweisen. Wenn dies eintritt, verlieren Quantenalgorithmen, die den gesamten Hilbertraum nutzen, ihren quantenmechanischen Vorteil gegenüber klassischen Algorithmen.“

Das Papier schätzt, dass diese Schwelle erreicht werden könnte, sobald Quantencomputer etwa einige hundert bis zu 1.000 fehlerkorrigierte Qubits überschreiten.

Es sollte beachtet werden, dass dies weit unter der erwarteten Schwelle liegt, die erforderlich ist, um wichtige Verschlüsselungsstufen zu knacken; beispielsweise werden 4.099 Qubits benötigt, um einen 2048‑Bit‑RSA‑Schlüssel mit Shors Algorithmus, dem Quantenalgorithmus, der am wahrscheinlichsten für praktische Zwecke nützlich ist, zu brechen.

Wenn Professor Palmer Recht hat, könnte das bedeuten, dass Verschlüsselungen für immer sicher vor Quantencomputern bleiben, wie wir sie heute verstehen.

Da viele Quantencomputer‑Prototypen dieser Grenze nahekommen, allein oder durch Vernetzung, werden wir wahrscheinlich bald wissen, ob diese Idee zutrifft.

‘QM hat alle experimentellen Herausforderungen, die ihm gestellt wurden, gemeistert und daher schlage ich im Papier ein Experiment vor, das in ein paar Jahren durchgeführt werden könnte – sofern man den Roadmaps der Quantentechnologie Glauben schenkt – um RaQM gegen QM zu testen.’

Das Konzept könnte, falls es sich als wahr erweist, auch erhebliche Auswirkungen auf die Quantenphysik haben, weit über die Begrenzung des Potenzials von Quantencomputern hinaus. Das allein könnte Quantencomputer sehr wichtig machen, selbst wenn ihre praktischen Anwendungen stärker eingeschränkt sind als zuvor erhofft.

„Wenn Quantencomputer die Experimente liefern, nicht nur um eine Nachfolgetheorie zur Quantenmechanik zu finden, sondern vor allem um 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 Quantencomputing geflossen ist.“

Strategische Investitions‑Erkenntnisse: Management des Quantenrisikos

Dieses neue Konzept ist noch weit davon entfernt, bewiesen zu sein, und stellt tatsächlich einen radikalen Bruch mit dem Konsens der Physiker über die Quantenmechanik dar. Es ist also vorerst nur eine sehr interessante, aber unbewiesene Theorie, die ausschließlich in der theoretischen Mathematik existiert.

Investoren in Quantencomputing‑Aktien sollten jedoch darauf achten, da es uns daran erinnert, dass die Quantenphysik nach wie vor kaum vollständig verstanden ist und sowohl überraschende neue Möglichkeiten als auch Grenzen in ihren praktischen Anwendungen birgt.

Ein weiterer Aspekt ist, dass wenn Verschlüsselungen dauerhaft vor Quantencomputern sicher sind, dies auch für Bitcoin gilt, das kürzlich unter dem Narrativ litt, bald durch Fortschritte im Quantencomputing „gebrochen“ zu werden, ein Thema, das wir ebenfalls in “Der Post‑Quantum‑Investitions‑Audit: Top‑10‑Aktien für 2026” behandelt haben.

Daher könnte es sinnvoll sein, beide Risiken gegeneinander abzuwägen:

• Wenn Quantencomputer die maximale Schwelle von über 1.000 Qubits erreichen, ist Bitcoin sicher, und das Narrativ, das den Bitcoin‑Preis nach unten drückte, verschwindet.
• Wenn Professor Palmer falsch liegt, könnten Quantencomputer tatsächlich den Bitcoin‑Teil eines Portfolios bedrohen, aber sie würden auch in der Lage sein, ein kaum vorstellbares Wunder der Berechnung sowohl in der Verschlüsselung als auch im tieferen Verständnis der materiellen Welt zu vollbringen.

Ein Portfolio, das Quantencomputing‑Aktien und Kryptowährungen kombiniert, wird wahrscheinlich beide Eventualitäten am besten abfedern.

Für Investitionen in Quantencomputing können Sie unseren Investitionsbericht über Honeywell und dessen Quantencomputing‑Tochtergesellschaft Quantinuum oder unseren Artikel “5 beste Quantencomputing‑Unternehmen 2025” konsultieren.

Referenzen:

<sup>1. Tim Palmer. Rationale Quantenmechanik: Testen der Quantentheorie mit Quantencomputern. PNAS. 123 (12) e2523350123. März 16, 2026. https://doi.org/10.1073/pnas.2523350123
2. Tim Palmer. Lösen der Geheimnisse der Quantenmechanik: Warum die Natur ein Kontinuum verabscheut.Proceedings of the Royal Society. Februar 18, 2026. https://arxiv.org/abs/2602.16382</sup>