Wissenschaftler haben AI verwendet, um eine einfachere Methode zu ermitteln, um eine Quantenverstrickung zwischen subatomaren Partikeln zu bilden und den Weg für einfachere Quantentechnologien zu ebnen.
Wenn sich Partikel wie Photonen verstreuen, können sie unabhängig von der Entfernung zwischen ihnen Quanteneigenschaften – einschließlich Informationen – teilen. Dieses Phänomen ist in der Quantenphysik wichtig und eines der Merkmale, die Quantencomputer so leistungsfähig machen.
Die Bindungen der Quantenverstrickung haben sich jedoch für Wissenschaftler in der Regel als schwierig erwiesen. Dies liegt daran, dass die Vorbereitung von zwei separaten Verstrichpaaren erforderlich ist und dann die Stärke der Verstrickung-als Glockenstaat-Messung bezeichnet-auf einem Photon aus jedem der Paare gemessen wird.
Diese Messungen führen dazu, dass das Quantensystem zusammenbricht und die beiden nicht gemessenen Photonen verwickelt lassen, obwohl sie nie direkt miteinander interagiert haben. Dieser Prozess des “Verstrickungsaustauschs” könnte für die Quantenentfernung verwendet werden.
In einer neuen Studie, die am 2. Dezember 2024 in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht wurde, verwendeten Wissenschaftler Pyheus, ein KI-Tool, das speziell für die Entwerfen von quantenoptischen Experimenten erstellt wurde. Die Autoren des Papiers wollten zunächst etablierte Protokolle zum Verstrickungsaustausch in die Quantenkommunikation reproduzieren. Das KI -Tool erzeugte jedoch immer wieder eine viel einfachere Methode, um die Quantenverstriche von Photonen zu erreichen.
“Die Autoren konnten ein neuronales Netzwerk in einer Reihe komplexer Daten ausbilden, in denen beschrieben wird, wie Sie diese Art von Experiment unter vielen verschiedenen Bedingungen eingerichtet haben, und das Netzwerk lernte tatsächlich die Physik dahinter”, Sofia Vallecorsa, Forschungsphysiker für die Quantum -Technologie -Initiative bei CERN, die nicht an der neuen Forschung beteiligt war, sagte Live Science.
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Tippen Sie auf die KI, um die Quantenverstrickung zu vereinfachen
Das vorgeschlagene KI -Tool, dass Verstrickung entstehen könnte, weil die Wege der Photonen nicht zu unterscheiden waren: Wenn es mehrere mögliche Quellen gibt, aus denen die Photonen hätten stammen können und ihre Herkunft voneinander nicht zu unterscheiden sind, kann zwischen ihnen Verstrichungen hergestellt werden, wenn zuvor keine existierten.
Obwohl die Wissenschaftler anfänglich skeptisch gegenüber den Ergebnissen waren, gab das Tool immer wieder die gleiche Lösung zurück und testete die Theorie. Durch die Anpassung der Photonenquellen und der Sicherstellung, dass sie nicht zu unterscheiden waren, schuf die Physiker Bedingungen, bei denen die Erkennung von Photonen auf bestimmten Wegen garantiert, dass zwei andere sich verwickelten.
Dieser Durchbruch in der Quantenphysik hat den Prozess vereinfacht, durch den sich Quantenverstrickung gebildet werden kann. In Zukunft könnte es Auswirkungen auf die Quantennetzwerke haben, die für sichere Messaging verwendet werden, und diese Technologien viel praktikabler machen.
“Je mehr wir uns auf einfache Technologie verlassen können, desto mehr können wir den Anwendungsbereich erhöhen”, sagte Vallecorsa. “Die Möglichkeit, komplexere Netzwerke aufzubauen, die sich in verschiedenen Geometrien auszweifen, könnte einen großen Einfluss auf den einzigen End-to-End-Fall haben.”
Ob es praktisch ist, die Technologie in einen kommerziell tragfähigen Prozess zu skalieren, bleibt abzuwarten, da Umweltgeräusche und Geräteunfehlern zu Instabilität im Quantensystem führen können.
Die neue Studie hat auch ein überzeugendes Argument für die Verwendung von KI als Forschungsinstrument durch Physiker vorgelegt. “Wir suchen mehr in die Einführung von KI, aber es gibt immer noch ein bisschen Skepsis, hauptsächlich aufgrund der Rolle des Physikers, wenn wir so gehen werden”, sagte Vallecorsa. “Es ist eine Gelegenheit, ein sehr interessantes Ergebnis zu erzielen und auf sehr überzeugende Weise zu zeigen, wie dies ein Werkzeug sein kann, das Physiker verwenden.”
