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Quantenkontinuum

Ein neues Verfahren macht Berechnungen effizienter. Das Quantenkontinuum ist ein riesiger Fortschritt für Wissenschaft und Technik. Damit werden Simulationen drastisch beschleunigt und erreichen absolute Genauigkeit. Die Zeiten diskreter Quantencomputer sind vorbei. Das Kontinuum ist viel besser. Das Quantenkontinuum gibt der technischen Entwicklung neuen Schwung.

Das war auch bitter nötig, denn Wissenschaft und Technik stagnieren. Der sogenannte Standard-Techlevel – der technische Stand der interstellaren Zivilisation – ist sehr hoch. Aber er entwickelt sich fast nicht mehr weiter. Die moderne Technik und ihre wissenschaftlichen Grundlagen sind sehr kompliziert. Viele Geräte der modernen Großtechnik sind schwierig herzustellen und zu betreiben. Und sie beruhen auf physikalischen Grundlagen, die nur wenige Sophonten (aufgerüstete Menschen, andere Völker oder KI) vollständig verstehen.

Das gilt nicht so sehr für Alltagsgeräte: handelsübliche Autofabs, die alles für den täglichen Gebrauch herstellen, die intelligente Materie, die alle Formen annehmen kann, Feldschirme, die nahezu immaterielle Objekte erzeugen. Diese Alltagstechnik ist hochentwickelt und über Jahrhunderte optimiert. Was alltägliche Gegenstände in der Mitte des vierten Jahrtausends können, wirkt wie Magie. Trotzdem gehört das alles zum gewöhnlichen Teil des Standard-Techlevels.

Die Produktionsmittel, mit der man die Alltagsgegenstände herstellt, sind in einer anderen Liga. Dazu gehört industrielle Großtechnik, wie Rohstoff-Extraktion und -Separation, die Herstellung von Metamaterialien als Fab-Input, Überlichttriebwerke für den Transport der Waren mit tausendfacher Lichtgeschwindigkeit und Energiespeicher, die für kurze Zeit die Leistung einer Sonne abrufen können. Diese Geräte definieren eigentlich den Techlevel. Sie machen das fantastische Leben im vierten Jahrtausend erst möglich. Sie stellen die Infrastruktur für den modernen Alltag. Und sie zeigen die wahren technologischen Fähigkeiten einer Zivilisation. Diese Geräte sind komplex. Sie sind schwierig herzustellen und schwierig zuverlässig zu betreiben. Weil sie sehr genau sein müssen, oft mit idealen räumlichen Anordnungen im subatomaren Bereich, mit perfekten Materialien ohne Fehlstellen oder Verunreinigungen. Im Betrieb müssen sie Terawatt-Leistungen pro Kubikmeter verarbeiten und ihre Steuerung braucht Rechenleistungen im Bereich von Exa-Qaps (Quantum Annealings per Second).

In diesem Umfeld ist es schwierig noch etwas zu verbessern. Kleine Änderungen an einzelnen Parametern können andere Parameter abstürzen lassen. Perfekte fehlerfreie Materialien lassen sich nicht mehr verbessern. Die bekannten wissenschaftlichen Prinzipien sind ausgereizt und Neue sind nicht in Sicht. Deshalb stagniert der Techlevel auf hohem Niveau. Solange eine Zivilisation wohlhabend ist und sich die aufwändige teure Technik leisten kann, solange kann sie immerhin den Techlevel halten. Aber weitere Verbesserungen sind selten und wenn es sie gibt, dann ist der Aufwand sehr groß, selbst für kleine Fortschritte.

Spürbare Fortschritte sind selten geworden. Vor allem so große Schritte wie der Paradigmenwechsel vom alten diskreten Quantencomputer zum Kontinuum. Ein Schritt vergleichbar mit der Digitalisierung oder der Ablösung von Digitalrechnern durch Quantencomputer. Das Quantenkontinuum berechnet nicht nur ein Ergebnis blitzschnell, sondern alle Ergebnisse. Nicht nur einen Datenpunkt wie der Quantencomputer, sondern die gesamte Lösung in analytischer Form. Es gibt keine Näherungen mehr, keine Iterationen, keine diskreten Schritte, keine Simulationen auf Gitterpunkten. Es gibt nur noch komplette global exakte Lösungen. Statt quantengestützter Numerik, die für einzelne finite Elemente oder Voxel schnell Ergebnisse liefert, gibt es nun ein neues kontinuierliches Paradigma. Kontinuierlich statt diskret, final statt iterativ, global statt lokal, ideal statt approximiert. Die Exaktheit der Ergebnisse ist nicht mehr durch die Genauigkeit des mathematischen Modells beschränkt. Und vor allem berechnet das Quantenkontinuum auf einen Schlag die vollständige Lösung.

Davon profitieren alle Zweige von Wissenschaft und Technik: Materialwissenschaft, Biosynthese, Konstruktion, Systembetrieb. Alle Bereiche stützen sich seit langer Zeit auf Simulationen. Simulationen, berechnete Modelle, werden bei der Suche nach neuen physikalischen Theorien ebenso eingesetzt, wie bei der Planung von neuen Produkten. Bei jedem neuen Virus für die Lebensmittelindustrie wird erst die Wirkung simuliert, bevor es wirklich hergestellt wird. Eine neue Autofab für den privaten Haushalt wird in ihrer gesamten Funktion auf atomarer Ebene simuliert und optimiert. Sogar neue Quantenhardware wird erst virtuell getestet und dann gebaut.

Mit besseren Simulationen kann man effizientere und bessere Geräte entwerfen. Das gibt einen neuen Schub in Wissenschaft und Technik. Jetzt besteht endlich wieder die Möglichkeit, die Technologie voranzutreiben. Verbesserungen sind immer noch schwierig, aber möglich. Das passiert nicht alles sofort. Aber zum ersten Mal seit langer Zeit kann man Raumkrümmer wieder schneller machen. Erst um 10 Prozent innerhalb von 30 Jahren, später dann weiter bis zu einem ÜL-Faktor von 6.000. Auch in anderen Bereichen gibt es signifikante Fortschritte. Effizienzsteigerungen von 10 oder 20 Prozent sind typisch. Das hört sich nicht viel an im Vergleich zur exponentiellen Entwicklung der Technologie im frühen dritten Jahrtausend. Aber wie sich später herausstellte war die damalige Entwicklung gar nicht exponentiell. Sie war nur der dynamische Bereich einer sigmoidalen Kurve, die spätestens Mitte des dritten Jahrtausends in die Sättigung ging. Von da an waren Fortschritte sehr aufwändig. Die meisten Verbesserungen kamen nur noch von außen, als die Menschheit den interstellaren Techlevel adaptierte.

Aber mit dem Quantenkontinuum als Hebel-Technologie machen nun viele Wissenschaften einen Sprung. Die Menschheit trägt jetzt zum ersten Mal selbst zum interstellaren Techlevel bei. Die Grenzen des Machbaren werden verschoben. Die Menschheit hat einen neuen Höhepunkt erreicht.