Ein Computer braucht im Prinzip nur zwei Bauteile: eines zum Speichern von Information und eines zur Verarbeitung der gespeicherten Information. Dieses, schon in den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts durch Alan Turing und andere Pioniere des Computerzeitalters erkannte Prinzip, ist der Ansatzpunkt für die Suche nach Alternativen zur Siliziumtechnologie.

	Chip mit Transistoren © DOE

Zwei Computerwissenschaftler, die sich an dieser Suche beteiligen, sind Charles Bennett und Rolf Landauer vom IBM-Forschungslabor im amerikanischen Bundesstaat New York. Seit mehr als einem Jahrzehnt beschäftigen sie sich mit den grundsätzlichen Bedingungen und Grenzen von Rechenvorgängen. Dem scheinbar so einfachen Zweischritt - Speichern und Verarbeiten - rücken sie dabei mit Fragen wie: Was ist - physikalisch gesehen - der kleinstmögliche Apparat, auf dem Rechenvorgänge ablaufen können? Welche Rolle spielen dabei die Thermodynamik und Quanteneffekte? Gibt es ein Mindestmaß an Energie für Rechenoperationen? zu Leibe.

Ausgehend von theoretischen Überlegungen und physikalischen Grundregeln suchten Bennet und Landauer dabei unter anderem nach Möglichkeiten, die bei herkömmlichen Berechnungen unweigerlich anfallende Reibungswärme zu reduzieren. Ihre Frage: Gibt es ein Rechenmodell, dass reibungslos und reversibel funktioniert? Ihre Antwort: Theoretisch schon.

Um dies zu beweisen rechneten die beiden Forscher mit Billardkugeln, mikroskopisch kleinen Teilchen und sogar bestimmten Enzymen des Stoffwechsels - allerdings leider nur in der Theorie. Die eigentliche Frage nach einem auch in der Praxis gangbaren Weg blieb offen. "Bis jetzt ist es einfacher, diese Fragen zu stellen, als sie zu beantworten", lautet dementsprechend auch der Kommentar der beiden Wissenschaftler.

Doch diese und andere theoretische Überlegungen bildeten die entscheidende Grundlage für andere Forscher, die die ersten experimentellen Schritte unternahmen. Dazu angeregt, auch in den scheinbar entferntesten und "untechnischsten" Gebieten nach Lösungen zu suchen, entwickelten Wissenschaftler innerhalb kurzer Zeit gleich mehrere völlig unterschiedliche Ansätze. Während die einen in DNA, Enzymen und anderen Biomolekülen die Hardware der Zukunft sehen, wollen andere die Quanteneffekte, die die Siliziumtechnologie begrenzt, zähmen und zu Rechenoperationen nutzen.

Noch ist keine dieser Technologien weit genug entwickelt, um die heutigen Silizium-basierten Rechner ablösen zu können, aber schon jetzt prophezeien Experten, dass solche exotisch anmutenden Technologien eines Tages zum Alltag gehören könnten.