Von Walther Knabe

Ohne sie gäbe es keinen Mondflug, ohne sie könnten Hochenergiephysiker in ihren Beschleunigertunneln Pilze züchten, ohne sie ist nicht einmal mehr die Steuerabrechnung des Finanzamts denkbar: Computer.

Scheinbar ohne jedes Hindernis erobern sich die elektronischen Rechenkünstler einen Lebensbereich nach dem andern. Längst schon schreiben Science-fiction-Autoren von intelligenten Elektronenhirnen – und nicht wenige Zeitgenossen glauben an die All- und Übermacht der Computer, immer wieder verblüfft und erstaunt von deren vehementen Rechengeschwindigkeit.

Den Experten der elektronischen Datenverarbeitung (kurz: EDV) kalkulieren freilich auch die schnellsten Computer noch zu langsam, sind die größten Speicherkapazitäten noch zu klein. Denn schon bei, vertrackten Bahnberechnungen für Raumfahrzeuge rechnen die EDV-Maschinen an der Grenze ihrer Möglichkeiten entlang. Und bei mittelfristigen Wettervorhersagen (bis zu einer Woche) kapitulieren selbst die größten gängigen Computer vor der immensen Datenflut.

Dabei schalten die inzwischen zu wahren Winzlingen geschrumpften Elektronikteile moderner Computer – auf einem 4 mal 4,3 Millimeter großen Plättchen etwa können heute 8192 Bits (kleinste Informationselemente) gespeichert werden – bereits in unvorstellbar kurzer Zeit die beiden „Worte“ ihrer binären Sprache ein und aus: Strom fließt = 1 oder ja, Strom fließt nicht = O oder nein. Die besten Schalter – Transistoren – schaffen eine solche einzelne Schaltung in nur einer milliardstel Sekunde.

Doch eben jene Schaltgeschwindigkeiten, milliardenfach pro Sekunde in mikrominiaturisierten, dicht an dicht gepackten Großschaltkreisen ablaufend, verwehren den Weg zu noch schnelleren Ein-Aus-Zeiten. Denn bei jeder Schaltung, besonders aber bei der Löschung von gespeicherten Daten, entwickelt sich Wärme. Und diese unvermeidliche Wärmeentwicklung, so klagte IBM-Forscher Rolf Landauer vor eineinhalb Jahren auf der Physikertagung in Essen, stellt die „physikalische Grenze der Datenverarbeitung“ dar: Zu große Hitze im Computer stört exakte Rechenvorgänge.

Jetzt gelang es einer Expertengruppe am Forschungslabor Rueschlikon-Zürich des amerikanischen Computergiganten IBM, die Hitzemauer der Elektronenhirne mit einem physikalischen Trick quasi kalt zu untertunneln. Die Spezialisten des Branchenführers entwickelten ein elektronisches Schaltelement, das in weniger als zehn billionstel Sekunden einen elektrischen Strom unterbrechen oder fließen lassen kann – mithin mehr als hundertmal schneller als der gegenwärtig beste Transistor. Selbst ein Lichtstrahl, der 300 000 Kilometer in der Sekunde zurücklegt, kommt bei dieser Schaltgeschwindigkeit nur drei Millimeter weit. Nicht genug: Der neuartige Schalter braucht dazu nur etwa ein Zehntausendstel der Energie, die der Transistor konsumiert – und gibt deshalb auch nur einen winzigen Bruchteil von dessen Wärme ab.