Happy Birthday, Quantensprung!

Am 19. Oktober 1900 stellte Max Planck in Berlin in seinem Vortrag "Über eine Verbesserung der Wienschen Spektralgleichung" eine Lösung vor, die er wenig später - am 14. Dezember gleichen Jahres - in einem zweiten Vortrag mit dem nach ihm benannten planckschen Wirkungsquantum theoretisch begründete. Meist wird daher der 14. Dezember 1900 als Geburtsstunde der Quantenphysik angesehen. Es ist jedoch anzunehmen, dass die Lösung vom Oktober den quantenhaften Gedanken bereits in sich trug. Damit feiern wir heute den Quantensprung! 

Physikalisch betrachtet ist ein Quantensprung winzig und beschreibt den Wechsel eines Teilchens von einem Energiezustand in einen anderen. Verwendet wird der Begriff aber umgangssprachlich meist metaphorisch in Bezug auf den tiefgreifenden Einfluss der Quantentheorie auf die damalige (klassische) Physik.

Damit Planck die Wärmestrahlung theoretisch perfekt definieren konnte, traf er die Annahme, dass Energie nicht kontinuierlich aufgenommen und abgegeben wird, sondern in diskreten "Energiepaketen", den Quanten. Dabei führte er das (plancksche) Wirkungsquantum als eine der fundamentalen Naturkonstanten ein. Das Wirkungsquantum legt dabei das Verhältnis zwischen der Energie eines Quant und dessen Frequenz fest (Proportionalitätskonstante). Damit ist Energie quantisiert.

Planck war zu Beginn selbst skeptisch gegenüber seiner eigenen Annahme. 1905 griff Albert Einstein die Theorie auf und entwickelte sie weiter für seine Arbeit zum photoelektrischen Effekt, um zu erklären, dass auch Licht aus solchen Energiepaketen, den Photonen, besteht. Ohne Plancks Annahme zur Lösung des Strahlungsgesetzes wären viele moderne Entwicklungen wie Transistoren, Laser oder die Kernphysik undenkbar.

Die Suche nach der Wahrheit geht indessen weiter. So hat kürzlich Claudia de Rham mit ihren Kollegen ein konsistentes Modell vorgestellt, das der Gravitation (genauer dem Graviton) eine, wenn auch winzige, Masse zugesteht. Das könnte das bestehende Problem der Singularität in der klassischen Gravitationstheorie aufheben. Aber gleichzeitig müsste eigentlich die Relativitätstheorie in diesem Teil, wo die Gravitation explizit als masselos definiert ist, revidiert oder erweitert werden.

Sowohl Quanten wie auch die Masse des Graviton haben bislang nur in extremen Bereichen, extrem klein und extrem gross, einen bedeutenden Einfluss. Für die meisten Menschen reicht die klassische Physik im Alltag weiterhin aus, um die (Um-) Welt genügend zu begreifen.

Wenn wir in Betracht ziehen, dass wir grundsätzlich nur wahrnehmen können was sich scheinbar bewegt und gerade die Gravitation vielleicht im Besonderen der Wahrnehmung dient, dann haben wir noch einige interessante neue physikalische Erklärungsversuche vor uns. Möglicherweise zum Kehrwert von 137? Oder zum Wachstum?

Wenn Sie das nächste Mal wissen, wo Sie im Leben stehen, aber keine Ahnung haben, wohin es gehen soll: Vertrauen Sie der Unschärferelation und ignorieren Sie einfach Ihren Standort. Und solange Sie sich nicht für eine Richtung entscheiden wollen, ist die Superposition dafür Ihr bester Freund. Wie bei Quantencomputern funktioniert das übrigens umso besser, je stärker Sie sich von äusseren Einflüssen abschirmen können. Schliesslich ist Fokus das neue Zauberwort für Performance auf Plattformen wie etwa LinkedIn und eine klare Grenze der Quantenphysik zwischen Mikro- und Makrowelt konnte bislang noch nicht gefunden werden. Wenn es auch wahrscheinlich erscheint, dass für Sie spürbar nur gemischte Zustände übrigbleiben.

Dennoch: Wenn Sie glauben, Ihre Entscheidungen beträfen nur Sie selbst, dann haben Sie womöglich die Quantenverschränkung noch nicht kennengelernt: Zwei Teilchen können so miteinander verbunden sein, dass der Zustand des einen den Zustand des anderen beeinflusst, selbst über Lichtjahre hinweg.

Aber wie sagt man so schön, Sie sind mehr als die Summe Ihrer Teilchen.

Cloud Reservationen - Gute Planung ist die halbe Miete

Entspannungs-Tipp: Reservieren Sie Cloud Ressourcen im Voraus

Bei Cloud Computing denkt man, insbesondere bei Hyperscalern wie Google, an endlose Skalierung. Das ist in der Theorie so, in der Praxis aber leider oft nicht ganz so real-time und flexibel.

Es kann sogar vorkommen, dass man nicht wirklich skalieren will, sondern bloss die virtuelle Maschine neu starten muss. Man fährt sie herunter und will sie neu starten, prompt kommt die Meldung: Leider stehen zurzeit gerade keine VM-Ressourcen in der gefragten Konfiguration zur Verfügung. Versuchen Sie es später wieder.

Eine bestehende VM in eine andere Zone zu zügeln ist möglich, aber nicht nur ein Klick und es kann zu Folgefehler führen, wenn bspw. Zonen-Regeln angepasst werden müssen. Und welche andere, meist grössere und teurere Konfiguration aktuell möglich wäre, sagt Google nicht.

Man muss dem Try-And-Error-Prinzip folgen und es immer wieder probieren. Meist klappt es dann.

Ist es nur die Development-Umgebung und man hat Zeit, kein Problem. Ist es eine VM auf der Produktion oder der Test-Umgebung wo der Kunde wartet, steigt die Nervosität unnötig an. Ja, Ressourcen-Engpässe bei Public Cloud-Anbietern gibt es durchaus. Ihre Ressourcen sind teuer und entsprechend begrenzt.

Aber es gibt Abhilfe, vor allen wenn es planbar ist. Hier kommen Reservationen ins Spiel. Man kann verschiedene Ressourcen reservieren. Wir bleiben hier beim Beispiel der VM. Auf der GCP kann man adhoc Reservationen machen. Gibt es freie Ressourcen, kann man sich die gewünschte Maschine reservieren. Falls nicht, muss man es auch mit der Reservation später versuchen. Der Vorteil ist aber klar: Im Voraus geplant hat man Zeit, Reservierungsversuche ohne Nervosität zu unternehmen. Klappt die Reservation, kann man den Setup der VM definitiv planen und hat keine Überraschungen beim initialen Setup oder beim Neustarten einer bestehenden Maschine.

Ist es ganz kritisch und man will die Verfügbarkeit unbedingt sicherstellen, kann man auch eine künftige Reservation beantragen. Google prüft diese dann und gibt sie wenn möglich frei. Kostet etwas mehr, ist aber bei guter Planung noch entspannter. Die Try-And-Error-Übung entfällt.

Also, wenn Sie das nächste Mal auf Google Cloud-Ressourcen zu einem bestimmten Zeitpunkt angewiesen sind: Prüfen Sie, ob man diese Reservieren kann und reservieren Sie die Ressourcen rechtzeitig. Dann steht Sie Ihnen zum gewünschten Zeitpunkt sicher zur Verfügung.

Alles andere ist für gewisse Produkte in gewissen Regionen/Zonen etwas Roulette. Es ist nur zu empfehlen, wenn Sie den Adrenalin-Kick brauchen, falls die Ressourcen mal wieder knapp sind.