AI помогна на физиците да открият по-прост начин за постигане на квантово вплитане

Това откритие може да улесни разработването на технологии за квантова комуникация

Ваня Милева Последна промяна на 11 март 2025 в 00:00 11387 0

илюстрация на квантово вплитане

Кредит Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
AI помогна на физиците да открият по-прост начин за постигане на квантово вплитане

С помощта на AI учени са открили по-лесен метод за формиране на квантово вплитане между субатомни частици, проправяйки пътя за по-прости квантови технологии.

Когато частици като фотони се вплетат, те могат да споделят квантови свойства - включително информация - независимо разстоянието между тях. Това явление е важно в квантовата физика и е една от характеристиките, които правят квантовите компютри толкова мощни.

Но връзките на квантовото вплитане обикновено не са лесни за образуване за учените. Това е така, защото изисква подготовката на две отделни вплетени двойки, след което трябва да се измери силата на вплитане - наречено измерване на състоянието на Бел - на фотон от всяка от двойките.

Тези измервания причиняват колапс на вълновата функция на квантовата система и оставят двата неизмерени фотона вплетени, въпреки че никога не са взаимодействали директно един с друг. Този процес на "размяна на вплитането" може да се използва за квантова телепортация.

В ново проучване, публикувано наскоро в списание Physical Review Letters, учените са използвали PyTheus, AI инструмент, който е специално създаден за проектиране на квантово-оптични експерименти. Авторите на статията първоначално се стремят да възпроизведат установени протоколи за размяна на вплитане в квантовите комуникации. Но инструментът за изкуствен интелект продължава и създава много по-прост метод за постигане на квантово вплитане на фотони.

"Авторите са успели да обучат невронна мрежа на набор от сложни данни, които описват как настройвате този вид експеримент в много различни условия, и мрежата всъщност е научила физиката зад него", коментира пред Live Science София Валекорса (Sofia Vallecorsa), физик изследовател за инициативата за квантови технологии в CERN, която не е участвала в новото изследване.

AI за опростяване на квантовото вплитане

Инструментът за изкуствен интелект предполага, че вплитането може да възникне, защото пътищата на фотоните са неразличими: когато има няколко възможни източника, от които фотоните биха могли да дойдат, и ако техният произход стане неразличим един от друг, тогава може да се получи вплитане между тях, което никога не е съществувало преди.

Въпреки че първоначално учените са скептични по отношение на резултатите, инструментът продължава да връща същото решение, така че учените решават да проверят хипотезата. Чрез регулиране на източниците на фотони и гарантиране, че те са неразличими, физиците създават условия, при които откриването на фотони по определени пътища гарантира, че два други фотона се появяват вплетени.

Този пробив в квантовата физика опростява процеса, чрез който може да се формира квантово вплитане. В бъдеще това може да има последици за квантовите мрежи, използвани за защитени съобщения, което прави тези технологии много по-осъществими.

"Колкото повече технология, на която се разчита, е по-проста, толкова повече може да се увеличи обхвата на приложенията, отбелязва Валекорса. "Възможността за изграждане на по-сложни мрежи, които могат да се разклоняват в различни геометрии, може да има голямо въздействие по отношение на единичния случай от край до край."

Дали е практично да се мащабира технологията в комерсиален икономически изгоден процес обаче остава да се види, тъй като шумът от околната среда и несъвършенствата на устройството могат да направят квантовата система нестабилна.

Новото проучване дава и убедителен аргумент за използването на AI като изследователски инструмент от физиците.

"Разглеждаме все повече въвеждането на AI, но все още има малко скептицизъм, най-вече поради това каква ще бъде ролята на физика, след като започнем да вървим по този път", комеентира Валекорса. "Това е възможност за получаване на много интересен резултат и показва по много завладяващ начин как това може да бъде инструмент, който физиците могат използват."

Справка: Entangling Independent Particles by Path Identity; Kai Wang, Zhaohua Hou, Kaiyi Qian, Leizhen Chen, Mario Krenn, Shining Zhu and Xiao-Song Ma; Phys. Rev. Lett. 133, 233601; DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233601 

Източник: Scientists discover simpler way to achieve Einstein's 'spooky action at a distance' thanks to AI breakthrough — bringing quantum internet closer to reality, Peter Ray Allison, space.com

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !