Vědci použili AI k objevování snadnější metody k vytvoření kvantového zapletení mezi subatomickými částicemi a vydláždili cestu pro jednodušší kvantové technologie.
Když se zamotají částice, jako jsou fotony, mohou sdílet kvantové vlastnosti – včetně informací – bez ohledu na vzdálenost mezi nimi. Tento jev je důležitý v Kvantová fyzika a je to jedna z funkcí, které vytvářejí Kvantové počítače Tak mocný.
Ale vazby kvantového zapletení se pro vědce obvykle ukázaly jako náročné. Je to proto, že vyžaduje přípravu dvou samostatných zamotaných párů a poté měření síly zapletení-nazývané měření zvonu-na fotonu z každého z párů.
Tato měření způsobují kolaps kvantového systému a ponechávají dva nezaměněné fotony zapletené, přestože se nikdy navzájem přímo neinteragují. Tento proces „výměny zapletení“ by mohl být použit pro kvantovou teleportaci.
V nové studii, zveřejněno 2. prosince 2024 v časopise Fyzikální kontrolní dopisyPoužili vědci PytheusNástroj AI, který byl vytvořen speciálně pro navrhování kvanto-optických experimentů. Autoři příspěvku se původně rozhodli reprodukovat zavedené protokoly pro výměnu záplnosti v kvantové komunikaci. Nástroj AI však stále produkoval mnohem jednodušší metodu k dosažení kvantového zapletení fotonů.
Související: Kvantová data se rozzářila vedle „klasických dat“ ve stejném připojení vlákna poprvé
„Autoři byli schopni trénovat neuronovou síť na sadě složitých dat, která popisuje, jak jste nastavili tento druh experimentu v mnoha různých podmínkách, a síť se skutečně naučila fyziku za tím,“ Sofia Vallecorsavýzkumný fyzik pro iniciativu Quantum Technology Initiative na Cernkterý nebyl zapojen do nového výzkumu, řekl Live Science.
Klepnutím na AI pro zjednodušení kvantového zapletení
Nástroj AI navrhl, že by se mohlo objevit zapletení, protože cesta fotonů byla nerozeznatelná: když existuje několik možných zdrojů, z nichž by fotony mohly pocházet, a pokud se jejich původ stane nerozeznatelným od sebe, může být mezi nimi vytvořeno zapletení, pak mezi nimi může být vytvořena.
Ačkoli vědci byli zpočátku skeptičtí vůči výsledkům, nástroj neustále vracel stejné řešení, takže testovali teorii. Úpravou zdrojů fotonu a zajištěním, že jsou nerozeznatelné, vytvořili fyziky podmínky, kde detekce fotonů na určitých cestách zaručila, že se objevily další dva.
Tento průlom v kvantové fyzice zjednodušil proces, kterým lze vytvořit kvantové zapletení. V budoucnu by to mohlo mít důsledky pro kvantové sítě používané pro zabezpečené zasílání zpráv, což by tyto technologie byly mnohem proveditelnější.
„Čím více se můžeme spolehnout na jednoduchou technologii, tím více můžeme zvýšit rozsah aplikací,“ řekl Vallecorsa. „Možnost budování složitějších sítí, které by se mohly rozvětvit v různých geometriích, by mohla mít velký dopad s ohledem na jediný případ na konci.“
Zda je praktické rozšířit technologii do komerčně životaschopného procesu, je však třeba vidět, protože v kvantovém systému by mohly způsobit nečistotu environmentálního hluku a nedokonalostí zařízení.
Nová studie také poskytla přesvědčivý argument pro použití AI jako výzkumného nástroje fyziky. „Díváme se více na zavedení AI, ale stále existuje trochu skepticismu, hlavně kvůli tomu, co bude role fyzika, jakmile začneme takto jít,“ řekla Vallecorsa. „Je to příležitost k získání velmi zajímavého výsledku a ukazuje velmi přesvědčivým způsobem, jak to může být nástroj, který fyziky používají.“
