Smartphone-App Decodoku: Gamen für die Quantenphysik

Decodoku erinnert an Sudoku. Doch hinter der App steckt mehr: Das Game simuliert Fehler eines Quantencomputers. Um erfolgreich zu spielen, braucht es eine Strategie. Und an der ist der Autor des Games interessiert. Er entwickelt aus unseren Lösungen Korrekturverfahren für richtige Quantencomputer.

James Wootton zeigt seine App in einem Labor. Bild in Lightbox öffnen.

Bildlegende: James Wootton: Der Physiker hat ein Game entwickelt, das die Fehlerkorrektur bei Quantencomputern simuliert. SRF

Der PhysikerJames Wootton von der Universität Basel ist einer von vielen Wissenschaftlern, die rund um die Welt an einem neuartigen Computer tüfteln. Statt die Eigenschaften von Elektronen nützt der Computer der Zukunft Quanteneffekte aus, daher der Name Quantencomputer. Die neue Maschine soll eines Tages die elektronischen Rechner ablösen oder wenigstens ergänzen.

Quantencomputer sind nämlich den Elektronenrechnern in bestimmten Dingen überlegen, etwa bei Berechnungen in der Quantenphysik. Die Maschinen haben diese Prinzipien ja praktisch verinnerlicht, erklärt James Wootton. Von diesem schnellen Rechner könnten Physiker, aber auch Chemikerinnen und Biologen in Zukunft enorm profitieren.

Schnell aber anfällig für Fehler

Ein Problem dabei: Der neuartige Computer arbeitet nur unter Extrembedingungen. Man muss ihn praktisch auf den absoluten Nullpunkt herunterkühlen (weniger als minus 273 Grad Celsius) und vom Erdmagnetfeld abschirmen.

Die neue Rechenmaschine ist deshalb viel anfälliger für Störungen, die zu Fehlern und zu falschen Berechnungen führen, als die herkömmlichen elektronischen Computer. Um solche Fehler zu beheben, braucht es spezielle Software.

An solchen Korrektur-Programmen arbeitet James Wootton. Er sucht nach neuen Strategien, wie man die Fehler erkennen und beheben könnte. Dabei geht er jetzt einen ganz neuen Weg: Er setzt auf die Kreativität der Massen.

Inspiration aus einem Game

Ab einer Highscore von 200 fangen Theorien an interessant zu werden. Unsere SRF Digital Strategie dürfte die Forscher in Basel also interessieren... Bild in Lightbox öffnen.

Bildlegende: Ab einer Score von 200 fangen Theorien an interessant zu werden. Unsere SRF Digital Strategie dürfte also interessieren. Screenshot SRF

Damit möglichst viele Menschen an einer Lösung mitdenken können, ohne dass sie sich zuvor mit Quanten-Physik beschäftigen müssen, hat der Brite das Game Decodoku entwickelt. Ihn interessieren die erfolgreichen Strategien, auf welche die Gamer beim Spielen stossen.

Um diese zu motivieren, hat er einen Preis ausgeschrieben: 300 Franken bekommt die beste Spielerin, der beste Spieler. Wer bereit ist, dem Wissenschaftler seine Strategie zu verraten, wird mit 100 Franken belohnt. Da die App keine Daten an die Macher schickt, muss man James Wootton und sein Team per E-Mail oder über einen Fragebogen kontaktieren.

Quantenphysik als Kinderspiel

Ein paar Spieler haben sich auf diesem Weg gemeldet. «Wir haben schon einige interessante Lösungsansätze bekommen» sagt der theoretische Physiker. Doch er hofft noch auf mehr und will motivieren: «Spielt Decodoku, es macht Spass und hilft gleichzeitig der Wissenschaft.»

Mitmachen kann praktisch jeder und jede, physikalisch Vorkenntnisse braucht es keine. Seine Tochter spiele, seit sie drei Jahre alt sei, erzählt der Wissenschaftler. Er musste lediglich die Oberfläche des Spieles etwas anpassen, weil die Dreijährige noch nicht so geschickt war.

Vom Decodoku-Fieber hat sich auch SRF-Digital-Redaktorin Martina Gassner anstecken lassen. Unten beschreibt sie ihre Strategien zur Lösung des Rätsels.

Ich glaub', ich hab's!

Auf den ersten Blick sieht Decoduko ein wenig wie Sudoku aus: Auf einem Spielfeld von 7 mal 7 Zellen erscheinen Ziffern von 1 bis 9. Die Herausforderung besteht darin, Zahlengruppen zu erkennen, die addiert jeweils ein Vielfaches von 10 ergeben. Diese gilt es dann vom Spielfeld zu räumen.

Alle fünf Runden erscheinen wieder neue Ziffern. Entweder sind es völlig neue Zahlen oder bereits bestehende zerlegen sich und breiten sich aus. Gelingt es einer Gruppe, sich von einem Rand des Brettes bis zum anderen auszudehnen, ist das Spiel verloren.

Will man möglichst lange überleben, muss man sich eine Strategie zurechtzulegen, wie man mit den Gruppen umgehen will.

Nachdem sich meine ersten Strategien als falsch erwiesen haben, bin ich auf dem Decodoku-Blog gelandet. Dort versucht mir der Kopf hinter Decodoku, die Quantenphysik mit einfachen Worten näher zu bringen. Leider bei mir bloss mit dem Effekt, dass ich daran zu zweifeln beginne, die Materie jemals auch nur annähernd verstehen zu können und bei der Lösung der Probleme zu helfen...

Doch weil das Rätselfieber mich gepackt hat, bin ich irgendwann zwischen 1 und 2 Uhr morgens plötzlich doch noch auf eine Erkenntnis gestossen. Die mag erst einmal furchtbar kompliziert klingen – doch keine Angst, alles was es dazu an Mathematik-Kenntnissen braucht, ist die Fähigkeit, Zahlen zwischen 1 und 9 zusammenzählen zu können.

Die Bildergalerie unten zeigt meine Strategie:

Sind die oben beschriebenen Routinen umgesetzt, muss man nur noch wissen, dass weniger Gruppen auch weniger Probleme bedeuten.

Natürlich habe ich sofort mit dem Game-Author James Wootton telefoniert, um ihm zu erzählen, dass ich sein Quanten-Physik-Problem gelöst habe. Er meinte, wirklich interessant wird eine Strategie, wenn man damit einen Highscore über 200 erreicht. Mit etwas Übung und vor allem mit der Erkenntnis, so wenig Gruppen als möglich zu haben (im Idealfall eine Grosse), erreichen wir aktuell fast 600.

James Woottton versprach mir, sich meine Methode genauer anzusehen. Wer selber einen Lösungsweg hat, sollte ihn vielleicht nicht ganz so offenherzig preisgeben. Schliesslich winkt für die beste Lösung winkt ja ein Preisgeld.