Die Hintertreppe zum Quantensprung

System trägt ein Bit an Information.«
    Das ist alles. Aber es ist viel. Es erklärt, warum es überhaupt Quantensprünge gibt (weil wir nur Informationen in dieser diskreten Form bekommen). Und es legt ferner dar, warum es in der atomaren Welt viel der Zufälligkeiten gibt, die Einstein und andere nicht leiden konnten (hier sei nur an Einsteins Worte »Gott würfelt nicht« erinnert.) Wenn wir nämlich ein elementares System, wie es ein Atom mit gegebenen Eigenschaften darstellt, vermessen, gibt es seine Information ab. Mehr geht nicht, denn mehr hat es nicht. Danach kann ihm nicht noch etwas anderes entlockt werden. Jede weitere Messung kann nur noch ein zufälliges Resultat produzieren, wie sich in eleganten Versuchen nachweisen lässt, die Zeilinger mit ersonnen hat.
    Zeilinger knüpft mit seinem Prinzip an einen Gedanken des Amerikaners John Wheeler an, der einmal prophezeit hat, dass sich eines Tages die gesamte Physik in der Sprache der Information verstehen lässt. Wheeler hat dies unschlagbar kurz durch die Formel It from Bit ausgedrückt, die er so erläuterte: » It from Bit steht für die Idee, dass jeder Gegenstand der physikalischen Welt an seiner Basis eine nichtmaterielle Quelle und Erklärung besitzt. Was wir Realität nennen, entsteht letztendlich aus Ja-oder-Nein-Fragen und der Registrierung der entsprechenden Antworten. Kurz gesagt, alle physikalischen Dinge sind ihrem Ursprung nach informationstheoretisch, und das in einem ›partizipatorischen Universum.‹« Damit ist eine Welt gemeint, die nicht nur uns hervorbringt (formt), sondern die auch wir hervorbringen (mitgestalten).
    In diesem Zusammenhang kann auch die bei den Quarks beschriebene Einsicht eine neue Bedeutung bekommen, der zufolge eine Wissenschaft die Welt nicht entdeckt, sondern so erfindet und hervorbringt, wie es einem Künstler gelingt. Wer dies sagt, wird oft gefragt, ob er damit bestreitet, dass es überhaupt eine Welt »da draußen« gibt. Die Antwort lautet natürlich Nein. Wir wissen sogar genau, dass es etwas »da draußen« gibt. Wir wissen dies durch den Zufall. Ihn können wir nicht erfi nden. Er findet ohne uns seinen Weg zur Wirklichkeit.
Quanteninformation
    Zeilingers Prinzip hat Zukunft, obwohl er selbst noch nicht ganz glücklich mit seiner Formulierung ist. Wenn es nämlich heißt, »ein elementares System trägt ein Bit an Information«, was meint man dabei genau mit »trägt«? Zeilinger hat auch schon andere Ausdrucksvarianten probiert: »Der Informationsgehalt eines elementaren Systems ist ein Bit« oder »Ein elementares System entspricht dem Wahrheitswert einer einzelnen Proposition.« Wir wollen offenlassen, welche Formulierung besser passt, und stattdessen betonen, dass Zeilingers Prinzip auf jeden Fall die Möglichkeit bietet, Wheelers Idee und Bohrs Bestehen auf Informationen aus dem Bereich philosophischer Überlegungen in die Sphäre der Physik zu holen. Dabei hat sich ein neues Konzept als hilfreich erwiesen, mit dem die klassische Information ihre Quantenform bekommt. Tatsächlich geistert seit einigen Jahren neben dem Bit das Qubit (sprich: kjubit), das die Quantenversion eines Bits ist, durch die Welt der Wissenschaft. Während ein Bit nur Null oder Eins sein kann, besteht für ein Qubit die Möglichkeit, eine Superposition aus Null und Eins zu sein, etwa eine Eins zu 70 Prozent und eine Null zu 30 Prozent. Bits werden von klassischen Systemen realisiert und Qubits von Quantensystemen. Bits sind wahr (1) oder falsch (0), wie es die klassische Logik will, aber Qubits können alle Werte dazwischen annehmen. Klassisch geht man durch eine Wand mit zwei Schlitzen entweder durch den linken oder durch den rechten Spalt, quantenmechanisch stehen einem beide Möglichkeiten offen, solange niemand fragt, welchen Weg man gewählt hat. Mit Qubits können sehr viel mehr Informationen gespeichert werden, und diese Quanteneinheiten des Wissens können nicht kopiert werden, ohne den ursprünglichen Zustand zu zerstören, wie inzwischen nachgewiesen wurde. Das Qubit, so hat es der Physiker Hans Christian von Baeyer formuliert, »ist das quantenmechanische Werkzeug«, mit dem wir sowohl Wheelers »Gegenstand der physikalischen Welt« als auch Zeilingers »elementares System« beschreiben können. »Das Qubit ist weitaus reichhaltiger als das Bit. Die Stärke von Zeilingers Prinzip erwächst gerade aus der Konfrontation des Qubits – des irreduziblen Bausteins des Nichtmateriellen – mit dem Bit – dem