Forskare upptäcker enklare sätt att uppnå Einsteins ”spöklika påverkan på avstånd” tack vare AI-genombrott

Forskare har med hjälp av artificiell intelligens upptäckt en enklare metod för att skapa kvantsammanflätning mellan subatomära partiklar, ett fenomen som Einstein kallade ”spöklik påverkan på avstånd”5. Detta genombrott kan revolutionera kvantteknologin genom att göra kvantsammanflätning mer tillgänglig och praktisk.

AI-driven upptäckt

I en studie publicerad i Physical Review Letters använde forskare ett AI-verktyg kallat PyTheus, som är specifikt utvecklat för att designa kvantoptiska experiment3. Forskarna hade ursprungligen för avsikt att reproducera etablerade protokoll för sammanflätningsbyte i kvantumkommunikation, men AI-verktyget presenterade konsekvent en mycket enklare metod3 6.

AI:n föreslog att sammanflätning kan uppstå när fotonernas vägar är omöjliga att särskilja. När det finns flera möjliga källor som fotonerna kan ha kommit från, och om deras ursprung blir omöjliga att skilja från varandra, kan sammanflätning produceras mellan dem där ingen existerade tidigare3 7.

Sofia Vallecorsa, forskningsfysiker vid CERN:s kvantteknologiinitiativ, förklarade: ”Författarna kunde träna ett neuralt nätverk på en uppsättning komplexa data som beskriver hur man ställer in denna typ av experiment under många olika förhållanden, och nätverket lärde sig faktiskt fysiken bakom det”3 7.

Traditionell vs ny metod

Traditionellt har kvantsammanflätning uppnåtts genom en process kallad ”entanglement swapping” (sammanflätningsbyte), där två separata sammanflätade par skapas, följt av en Bell-tillståndsmätning på en foton från varje par3 5. Denna process är komplex och känslig.

Den nya AI-upptäckta metoden är betydligt enklare:

Forskarna justerade fotonkällorna för att göra dem omöjliga att särskilja
Detta skapade förhållanden där detektering av fotoner på vissa vägar garanterade att två andra fotoner blev sammanflätade3 7

Implikationer för kvantinternetet

Detta genombrott kommer samtidigt som andra framsteg inom kvantteknologi. Nyligen har forskare skapat det första operativsystemet för kvantnätverk, QNodesOS, vilket är ett stort steg mot att göra kvantnätverksteknologi mer tillgänglig2 4.

”Ju mer vi kan förlita oss på enkel teknik, desto mer kan vi öka tillämpningsområdena,” säger Vallecorsa. ”Möjligheten att bygga mer komplexa nätverk som kan förgrena sig i olika geometrier kan ha stor påverkan jämfört med det enskilda punkt-till-punkt-fallet”3 7.

Dessa framsteg kan leda till utvecklingen av höghastighetskommunikationssystem med ultrahög säkerhet som skulle vara omöjliga att hacka med klassisk datorbehandling5. Målet är att skapa ett skalbart globalt kvantinternet till 20302.

Utmaningar framöver

Trots den spännande upptäckten kvarstår utmaningar. Att skala tekniken till en kommersiellt gångbar process är fortfarande osäkert, eftersom miljöbrus och brister i enheter kan orsaka instabilitet i kvantsystemet3 5 7.

Studien har också gett ett övertygande argument för användningen av AI som forskningsverktyg inom fysik, även om det fortfarande finns viss skepsis kring vilken roll fysikern kommer att ha när AI integreras mer i forskningen3 6.

Citations:

Answer from Perplexity: pplx.ai/share

Related Stories

Upptäckten av en ny färg: Olo – en revolution inom synforskning

Ett undantag från termodynamikens lagar: Formåterställande vätska utmanar läroböckerna

Forskare sammanfogar två ’omöjliga’ material till en ny artificiell struktur