Naukowcy wykorzystali AI do odkrycia łatwiejszej metody tworzenia splątania kwantowego między cząstkami subatomowymi, torując drogę dla prostszych technologii kwantowych.
Kiedy cząsteczki takie jak fotony zostają zaplątane, mogą dzielić właściwości kwantowe – w tym informacje – niezależnie od odległości między nimi. To zjawisko jest ważne w Fizyka kwantowa i jest jedną z funkcji, które tworzy Komputery kwantowe Tak potężny.
Ale więzi splątanie kwantowe zazwyczaj okazały się trudne dla naukowców. Wynika to z faktu, że wymaga przygotowania dwóch oddzielnych par splątanych, a następnie pomiaru siły splątania-zwanego pomiarem stanu dzwonu-na fotonie z każdej z par.
Pomiary te powodują, że układ kwantowy zapadnie się i pozostawiają uwikłane dwa niezmienione fotony, mimo że nigdy nie oddziaływały bezpośrednio ze sobą. Ten proces „zamiany uwikłania” można zastosować do teleportacji kwantowej.
W nowym badaniu, opublikowanym 2 grudnia 2024 r. W czasopiśmie Fizyczne listy recenzjiużywali naukowcy Pytheusnarzędzie AI, które zostało specjalnie utworzone do projektowania eksperymentów kwantowo-optycznych. Autorzy artykułu początkowo postanowili odtworzyć ustalone protokoły wymiany splątania w komunikacji kwantowej. Jednak narzędzie AI wytwarzało znacznie prostszą metodę osiągnięcia kwantowego uwikłania fotonów.
„Autorzy byli w stanie wyszkolić sieć neuronową na zestawie złożonych danych, które opisują, w jaki sposób skonfigurowałeś tego rodzaju eksperyment w wielu różnych warunkach, a sieć faktycznie nauczyła się fizyki” Sofia Vallecorsafizyk badawczy dla inicjatywy technologii kwantowej pod adresem Cernktóry nie był zaangażowany w nowe badania, powiedział Live Science.
Stuknięcie w sztuczną inteligencję, aby uprościć splątanie kwantowe
Narzędzie AI zaproponowało, że uwikłanie może się pojawić, ponieważ ścieżki fotony były nie do odróżnienia: gdy istnieje kilka możliwych źródeł, mogłyby pochodzić fotony, a jeśli ich pochodzenie stają się nie do odróżnienia od siebie, wówczas splątanie może być pomiędzy nimi, gdy nie istniało żadne wcześniej.
Chociaż naukowcy początkowo byli sceptyczni wobec wyników, narzędzie wciąż zwracało to samo rozwiązanie, więc przetestowali teorię. Dostosowując źródła fotonu i upewniając się, że są nie do odróżnienia, fizycy stworzyli warunki, w których wykrywanie fotonów na niektórych ścieżkach gwarantowało, że pojawiło się dwie inne zaplątane.
Ten przełom w fizyce kwantowej uprościł proces, w którym można utworzyć splątanie kwantowe. W przyszłości może mieć wpływ na sieci kwantowe używane do bezpiecznego przesyłania wiadomości, dzięki czemu te technologie są znacznie bardziej wykonalne.
„Im bardziej możemy polegać na prostej technologii, tym bardziej możemy zwiększyć zakres aplikacji”, powiedział Vallecorsa. „Możliwość zbudowania bardziej złożonych sieci, które mogłyby rozgałęzić się w różnych geometriach, może mieć duży wpływ na pojedynczą skrzynkę do końca”.
To, czy praktyczne jest skalowanie technologii do opłacalnego procesu komercyjnie, jest jednak widoczne, ponieważ hałas środowiskowy i niedoskonałości urządzeń mogą powodować niestabilność w układzie kwantowym.
Nowe badanie przedstawiło również przekonujący argument za wykorzystaniem AI jako narzędzia badawczego przez fizyków. „Bardziej staramy się wprowadzić sztuczną inteligencję, ale wciąż jest trochę sceptycyzmu, głównie ze względu na rolę fizyka, gdy będziemy wtedy kontynuować” – powiedział Vallecorsa. „Jest to okazja, aby uzyskać bardzo interesujący wynik i pokazuje w bardzo przekonujący sposób, w jaki sposób może to być narzędzie, którego używają fizycy”.
