Physikalisch-Technische Bundesanstalt

So arbeitet die Natur: Aus etwas Kleinem (Samenkorn/ Eizelle) wird durch biochemische Vorgänge auf molekularer Ebene etwas Großes (Baum, Säugetier). Der Bauplan dazu, also die komplette Erbinformation, steckt dabei in einem winzigen Zellkern. Das ist das so genannte Bottom-up-Prinzip. Die technologischen Fertigkeiten des Menschen gehen, wenn er nicht gerade Hochhäuser baut, den umgekehrten Weg. Maßstab des Menschen ist der Makrokosmos, in dem sich letztlich ja auch die nanometergroßen Strukturen nützlich machen sollen. Von hier aus nähert sich der Mensch auch den kleinen Dimensionen. Top-Down – „von oben nach unten“, das ist die klassische Richtung zur Erforschung des Nanokosmos. Feynman hatte seinerzeit die Vision einer Maschine, die eine kleinere baut, die eine kleinere baut, die eine kleinere baut, die eine kleinere... Doch ganz so glatt funktioniert es nicht. Im Bereich des Winzigen gelten andere physikalische Regeln als im Makrokosmos. Den Nanokosmos regieren die Regeln der Quantenmechanik, nach denen man immer damit rechnen muss, dass ein Teilchen sich als Welle gebärdet und eine Welle als Teilchen. Auch die Chiphersteller haben dies erkannt. Ihre bis jetzt immer noch gültige Strategie, durch ständiges Verkleinern der Chipstrukturen zu mehr Rechen- und Speicherleistung zu kommen, wird in absehbarer Zeit an Grenzen stoßen – sofern sie weiterhin am klassischen Top-down-Prinzip festhalten.