Computronium

Computronium ist ein hypothetisches Material, bei dem jedes Atom zur Informationsverarbeitung genutzt wird. Es repräsentiert die maximale Rechenleistung, die mit einer gegebenen Menge Materie physikalisch möglich ist. Das Konzept entstand in Diskussionen über die Grenzen der Computation und die Zukunft fortgeschrittener Zivilisationen.

Der Begriff verbindet Computer und Materie (wie in Neutronium oder Positronium) und beschreibt ein Material, das buchstäblich denkt. Im Gegensatz zu heutigen Computern, in denen nur ein winziger Bruchteil der Atome an der Berechnung beteiligt ist, wäre Computronium durch und durch Rechensubstrat.

Die physikalischen Grenzen von Computronium werden durch das Landauer-Prinzip und das Bremermann-Limit definiert. Das Landauer-Prinzip besagt, dass das Löschen eines Bits Information mindestens kT·ln2 Energie erfordert, was eine minimale Wärmeentwicklung garantiert. Das Bremermann-Limit setzt eine Obergrenze für die Rechenoperationen pro Sekunde pro Gramm Materie.

In der Science-Fiction taucht Computronium in verschiedenen Formen auf. In Charles Stross' 'Accelerando' werden Teile des Sonnensystems in Computronium umgewandelt, um ein Matrijoschka-Gehirn zu betreiben. In Alastair Reynolds' Werk nutzen fortgeschrittene Zivilisationen planetare Massen als Rechensubstrat. In Greg Egans 'Permutation City' ist das gesamte Universum möglicherweise eine Berechnung.

Das Konzept ist eng verwandt mit dem Matrijoschka-Gehirn (ein Stern, umgeben von konzentrischen Dyson-Sphären, die seine Energie für Berechnungen nutzen) und der Simulationshypothese (wenn Computronium existiert, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass wir in einer Simulation leben).

Computronium ist die logische Endstation des Trends zur Miniaturisierung: Nicht immer kleinere Transistoren, sondern Materie, die vollständig aus Transistoren besteht.