AI 發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)量子隱形傳態(tài)的更好方法

科學家在量子物理學領(lǐng)域取得了一項重大突破，他們利用人工智能發(fā)現(xiàn)了一種更簡單的方法來實現(xiàn)量子糾纏——阿爾伯特·愛因斯坦曾將這一現(xiàn)象稱為“鬼魅般的超距作用”。這一發(fā)現(xiàn)有望通過使量子隱形傳態(tài)和量子互聯(lián)網(wǎng)變得更加實用和高效，徹底改變量子通信和計算領(lǐng)域。

這項發(fā)表在《物理評論快報》上的研究使用了一種先進的AI驅(qū)動神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來分析量子光學實驗。AI沒有僅僅復制現(xiàn)有的糾纏方法，而是開發(fā)了一種全新的、更簡單的技術(shù)，用于在粒子之間創(chuàng)建量子鏈接。這一發(fā)現(xiàn)可以顯著簡化科學家生成糾纏的方式——這是量子技術(shù)中最關(guān)鍵的方面之一。

實現(xiàn)量子糾纏的更簡單方法

量子糾纏是量子力學中一種奇特但至關(guān)重要的特性，兩個粒子瞬間鏈接在一起，共享量子信息，無論它們之間的距離有多遠。這種效應(yīng)是量子計算、超安全通信和未來量子互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。然而，生成糾纏一直是一個復雜而精細的過程，需要精確的實驗設(shè)置和極其敏感的測量。

傳統(tǒng)上，糾纏是通過糾纏交換實現(xiàn)的，即創(chuàng)建兩個獨立的糾纏粒子對，并對每對中的一個粒子進行一種稱為貝爾態(tài)測量的特定測量。這使得兩個未測量的粒子即使從未直接相互作用，也會變得糾纏。

這個過程復雜且資源密集，需要對量子系統(tǒng)進行高度控制。但這項新的AI驅(qū)動研究挑戰(zhàn)了這種傳統(tǒng)方法，提出了一種完全不同的、更高效的方法。

AI找到了一種更好的方法，但科學家最初持懷疑態(tài)度

在實驗中，研究人員使用了PyTheus，這是一種旨在優(yōu)化量子光學實驗的先進AI工具。最初，AI的任務(wù)是復制已知的糾纏方法，但它卻找到了一種新穎、更簡單的方法來創(chuàng)建量子糾纏。

它能夠在一組復雜數(shù)據(jù)上訓練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這些數(shù)據(jù)描述了如何在許多不同條件下設(shè)置此類實驗，而網(wǎng)絡(luò)實際上學習了其中的物理原理。

AI發(fā)現(xiàn)，糾纏可以在光子沿著不可區(qū)分的路徑傳播時自然產(chǎn)生，而不需要通常的貝爾態(tài)測量。如果多個光源以某種方式產(chǎn)生光子，使得它們的起源變得不可區(qū)分，那么糾纏就可以在粒子之間沒有直接相互作用的情況下形成。

起初，研究人員對AI的發(fā)現(xiàn)持懷疑態(tài)度。然而，經(jīng)過反復測試，他們發(fā)現(xiàn)AI的方法始終有效，證實它確實發(fā)現(xiàn)了一種更高效的生成糾纏的方法。

對量子互聯(lián)網(wǎng)和安全通信的影響

量子糾纏是許多未來技術(shù)的核心，包括量子密碼學、量子計算和備受期待的量子互聯(lián)網(wǎng)。然而，生成糾纏的復雜性減緩了實際應(yīng)用的進展。AI驅(qū)動的突破可以顯著簡化這一過程，使大規(guī)模量子網(wǎng)絡(luò)更加可行。

我們越能依賴簡單的技術(shù)，就越能擴大應(yīng)用范圍。構(gòu)建可以以不同幾何形狀分支的更復雜網(wǎng)絡(luò)的可能性，可能會對單一端到端的情況產(chǎn)生重大影響。

換句話說，如果糾纏可以更容易地生成，那么擴展量子網(wǎng)絡(luò)將變得更加實際。這可能會導致新的高速、超安全通信系統(tǒng)的出現(xiàn)，這些系統(tǒng)無法通過經(jīng)典計算進行黑客攻擊。

未來的挑戰(zhàn)：這一突破能否規(guī)模化？

雖然AI發(fā)現(xiàn)的方法令人興奮，但將其規(guī)模化用于商業(yè)量子技術(shù)仍然是一個開放的挑戰(zhàn)。量子系統(tǒng)以脆弱著稱，環(huán)境噪聲和硬件中的缺陷可能會破壞糾纏過程。

此外，隨著研究人員開始更多地依賴AI驅(qū)動的發(fā)現(xiàn)，關(guān)于人類直覺在物理學中的作用的爭論也在持續(xù)。雖然AI可以生成超出科學家預期的解決方案，但對其在實驗環(huán)境中的可靠性仍存在一些懷疑。

人們正在更多地引入AI，但仍然存在一些懷疑，主要是由于一旦我們開始走這條路，物理學家的角色將是什么，這是一個獲得非常有趣結(jié)果的機會，并以一種非常引人注目的方式展示了這如何成為物理學家使用的工具。

盡管存在這些挑戰(zhàn)，AI生成的糾纏方法代表了在使量子技術(shù)更簡單、更易于訪問并可能為大規(guī)模實施做好準備方面邁出的重要一步。