Quantencomputer sind superschnell und können extrem komplexe Probleme lösen, weil sie ganz anders funktionieren als normale Rechner. Ihre entscheidenden Bausteine heißen Qubits. Ein Qubit kann gleichzeitig zwei Zustände haben, also zum selben Zeitpunkt sowohl 0 als auch 1 sein. Das ist möglich, weil auch Atome gleichzeitig an zwei verschiedenen Orten sein oder zwei verschiedenen Zuständen haben können.
Bleiben die Atome aber einfach nur brav auf ihrer Position, dann macht der Quantencomputer nichts. Um Berechnungen durchzuführen, muss man die Atome von einem Ort zum anderen transportieren und aufeinanderstapeln. Und genau das ist das Problem. Denn einerseits muss dieser Transport möglichst schnell gehen, andererseits darf das Atom währenddessen seinen Zustand nicht verändern.
Wie löst man dieses Problem? Natürlich mit Computern und Algorithmen. Nur, in diesem Fall funktionierte das nicht so gut. Die Computer scheiterten, weil sie nach der perfekten Lösung suchten. Also verwandelten Jacob Sherson und sein Team das Problem schon 2012 in ein Computerspiel, nannten es „Quantum Moves“ und veröffentlichten es auf ihrer Website. Mittlerweile wurde das Spiel mehr als 500.000 Mal gespielt, von etwa 10.000 Menschen.
Das „BringHomeWater“-Level in „Quantum Moves“
In „Quantum Move“ wird ein Atom durch eine Art Kule repräsentiert, in der Flüssigkeit nach den Gesetzen der Quantenmechanik herumschwappt. Mit der Maus (oder dem Finger) kann man Atome bewegen und vereinigen (in der Realität tut das ein Laser). Die Lösungen, die die Spieler finden, lassen sich anschließend auf den hypothetischen Quantencomputer übertragen.
Und das sogar erstaunlich gut: „Ich war total erstaunt, als wir die Ergebnisse sahen“, sagte Sherson zu Nature, wo das Team jetzt seine Arbeit veröffentlicht hat. Für ihre Studie konzentrierten sich die Wissenschaftler der Aarhus University in Dänemark auf das Level „BringHomeWater“, das rund 300 Menschen 12.000 Mal gespielt hatten. Dabei zeigte sich: Menschen finden schnelle Lösungen. Die sind zwar nicht perfekt, aber immerhin Lösungen. Computer dagegen versuchen dickköpfig, die perfekte Lösung (heißt: dass das Atom stabil ist, nach dem es transportiert wurde) durchzusetzen und sind dadurch sehr langsam.
Richtig gut wurden die Lösungen allerdings, als die Wissenschaftler die Ansätze der Menschen mit den Ansätzen der Computer vereinten: Die guten Ideen der Menschen kombiniert mit dem Perfektionismus der Computer lieferten weit aus besser Lösungen als vorherige Studien. „Quantum Moves“ ist damit ein weiteres Beispiel für gelungene Citizen Science.
Jetzt interessiert die Wissenschaftler vor allem: Warum schnitten die Menschen so gut ab? Ein gewisses Interesse an Physik ist zwar gut, doch Vorwissen in Quantenmechanik braucht man nicht, um „Quantum Moves“ erfolgreich zu spielen. Ein Vorteil scheint die menschliche Intuition zu sein: Während Computer jede noch so dumme Idee ausprobieren, wussten die Menschen im Experiment ziemlich schnell, was überhaupt Sinn ergibt und was nicht. Um dem Geheimnis noch besser auf die Spur zu kommen, haben die Wissenschaftler noch ein Computerspiel programmiert – hat ja schon einmal funktioniert.
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