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Die Kälte, die aus dem Computer kam

Computer erzeugen haufenweise Wärme. Doch beim Löschen der gespeicherten Daten wäre theoretisch auch das Gegenteil möglich, wie Physiker der ETH Zürich berechnet haben.

PC erzeugen Wärme. Doch beim Löschen der gespeicherten Daten wäre theoretisch auch das Gegenteil möglich, wie Physiker der ETH Zürich berechnet haben: Im Rechner der Zukunft könnte beim Löschvorgang Wärmebildung vermieden und im Idealfall sogar Kälte erzeugt werden.

Dass Computer viel Energie verbrauchen und diese als Wärme freisetzen, ist nicht nur aus energetischer Sicht ein Problem, wie die ETH Zürich am Mittwoch mitteilte. Die Hitze limitiert auch die Leistung von Hochleistungsrechnern, sodass es bald nicht mehr möglich sein wird, solche Supercomputer auf herkömmlichem Weg schneller zu machen.

Die fantastisch anmutenden Prinzipien der Quantenwelt

Ab einer bestimmten Anzahl Rechenoperationen pro Sekunde produziert der Computer nämlich so viel Wärme, dass diese unmöglich abgeführt werden kann. Gemäss Renato Renner vom Institut für Theoretische Physik der ETH Zürich dürfte diese kritische Grenze in den nächsten 10 bis 20 Jahren erreicht werden.

Renners Team hat nun aufgrund theoretischer Überlegungen berechnet, dass sich die Wärmeabgabe immerhin beim Löschen von Daten vermeiden lassen könnte. Dazu müsste allerdings zuerst ein sogenannter Quantencomputer entwickelt werden, also ein Computer, bei dem der Wert jedes Bits auf ein einziges Atom geschrieben würde.

Die Erkenntnisse, welche die Forscher im Fachmagazin «Nature» publizieren, basieren nämlich auf den für Normalsterbliche fantastisch anmutenden Prinzipien der winzigen Quantenwelt. Auf das Datenlöschen angewendet besagen diese, dass bei dem Vorgang nur Wärme entstehen muss, wenn man den Wert der zu löschenden Bits nicht kennt.

Kein Perpetuum mobile

Je mehr Wissen man über den Speicherinhalt hat, desto weniger Energie wird benötigt, um den Speicher zu löschen. Das kann laut Renner und seinen Kollegen bei einem Quantencomputer so weit gehen, dass beim Löschvorgang der Umgebung sogar Wärme entzogen, diese also abgekühlt wird.

Das bedeute aber nicht, dass nun ein Perpetuum mobile entwickelt werden könne, wird Renner in der Mitteilung zitiert. Die der Umgebung entzogene Wärme könnte zwar in nutzbare Energie umgewandelt werden. Doch das Löschen von Daten ist ein einmaliger Prozess – eine fortlaufende Energiegewinnung wäre damit nicht möglich.

SDA/rek

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