KI entwirft Experimente, die Menschen nicht verstehen

In der Quantenphysik geht es um die kleinsten Bausteine unseres Universums – Teilchen, die sich manchmal wie Zauberei verhalten. Eines der faszinierendsten Phänomene ist die Verschränkung: Zwei Teilchen können so miteinander verbunden sein, dass die Messung am einen sofort den Zustand des anderen bestimmt, selbst wenn sie Lichtjahre voneinander entfernt sind. Lange Zeit glaubten Forscher, dass Verschränkung nur mit zwei Teilchen möglich sei. Doch in den letzten Jahrzehnten zeigten Experimente, dass auch drei oder mehr Teilchen verschränkt sein können – und zwar in mehr als zwei Zuständen, etwa verschiedenen Farben.

Im Jahr 2014 wollte ein Team um den späteren Nobelpreisträger Anton Zeilinger an der Universität Wien genau so ein System bauen: drei Teilchen, drei Farben. Wochenlang grübelten erfahrene Physiker über mögliche Versuchsaufbauten – ohne Erfolg. Der Doktorand Mario Krenn entschied sich für einen ungewöhnlichen Weg: Er programmierte eine künstliche Intelligenz namens Melvin, die alle verfügbaren Laborkomponenten virtuell kombinieren sollte. Nach einer einzigen Nacht lieferte Melvin eine Datei mit dem Namen „solution.txt“. Die Forscher waren verblüfft: Der Computer hatte tatsächlich einen Weg gefunden, den gewünschten Quantenzustand zu erzeugen.

Doch das Erstaunlichste kam später. Als Krenn Melvin bat, allgemein nach möglichst komplexen verschränkten Systemen zu suchen, überschritt die KI eine Grenze, die der Forscher für absolut hielt. Melvin fand eine Methode, zwölfdimensionale Verschränkung zu erzeugen – obwohl Krenn berechnet hatte, dass maximal neun Dimensionen möglich seien. Nach wochenlanger Analyse erkannte Zeilinger, dass die KI eine längst vergessene Messtechnik aus den 1990er-Jahren wiederbelebt und zweckentfremdet hatte. Die Forscher verstanden das Prinzip und konnten es verallgemeinern. Heute wird diese von Melvin inspirierte Methode in zahlreichen Laboren weltweit eingesetzt.

Die Geschichte zeigt, wie KI die Wissenschaft verändern kann: Sie findet nicht nur Lösungen, die Menschen übersehen, sondern bringt uns auch bei, anders zu denken. Mario Krenn, heute Forscher am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, arbeitet inzwischen an einer neuen KI namens PyTheus, die ganze Klassen von Quantenexperimenten entwerfen soll – für Quantencomputer, Quantenkommunikation und Quantennetzwerke. Die Frage ist nicht mehr, ob KI die Wissenschaft revolutioniert, sondern wie wir mit den Erkenntnissen umgehen, die kein Mensch mehr allein erdenken könnte.