Oamenii de știință au apelat la inteligența artificială (AI) pentru a descoperi o modalitate mai ușoară de a obține starea de inseparabilitate cuantică între particule subatomice, deschizând drumul spre tehnologii cuantice mai simple, transmite miercuri Live Science.

Atunci când particule precum fotonii intră în starea de inseparabilitate cuantică, ei împărtășesc proprietăți cuantice - inclusiv informație - indiferent de distanța dintre ei. Acest fenomen este extrem de important în fizica cuantică, demonstrând că la nivel cuantic informația poate călători dintr-un capăt în celălalt al Universului instantaneu și are aplicabilitate în domeniul calculatoarelor cuantice.

Obținerea de legături de inseparabilitate cuantică între subparticule s-au dovedit o mare provocare pentru fizicieni pentru că necesită pregătirea a două perechi de particule separate și apoi este nevoie de măsurarea tăriei acestei legături - denumită măsurătoare a stării Bell - pe câte un foton din fiecare pereche.

Această măsurătoare duce la prăbușirea sistemului cuantic iar cei doi fotoni nemăsurați rămân în stare de inseparabilitate cuantică, chiar dacă nu au interacționat niciodată în mod direct unul cu celălalt. Acest proces de 'schimbare' a stării de inseparabilitate cuantică de pe o pereche de particule pe alta, poate fi folosit în teleportarea cuantică, susține Live Science.

Într-un studiu, publicat la 2 decembrie 2024 în jurnalul Physical Review Letters, oamenii de știință au folosit PyTheus, un instrument AI ce a fost creat în mod specific pentru a concepe experimente de optică cuantică. Autorii studiului au dorit inițial să reproducă protocoalele obișnuite pentru schimbarea stării de inseparabilitate cuantică între particule în comunicațiile cuantice. Însă, instrumentul AI a continuat să propună o metodă mult mai simplă pentru obținerea stării de inseparabilitate cuantică a fotonilor.

'Autorii au reușit să antreneze o rețea neuronală pe un set de date complexe care descriu cum se organizează un astfel de experiment în numeroase condiții diferite, iar rețeaua a reușit să învețe fizica din spatele acestui experiment', a declarat pentru Live Science Sofia Vallecorsa, fizician în cadrul Inițiativei pentru tehnologie cuantică a CERN, care nu a participat la această cercetare.

Instrumentul AI a propus că relația de inseparabilitate cuantică poate apărea pentru că direcțiile de propagare ale fotonilor erau de nedistins: atunci când sunt mai multe posibile surse de unde pot proveni fotonii, iar originile lor devin imposibil de distins între ele, starea de inseparabilitate cuantică poate fi obținută între aceste particule atunci când nu exista în prealabil.

Deși oamenii de știință au fost inițial sceptici cu privire la rezultate, instrumentul AI a continuat să le ofere, din nou și din nou aceeași soluție, așa că până la urmă au testat-o. Prin ajustarea surselor de fotoni și după ce s-au asigurat că acestea nu pot fi distinse, fizicienii au creat condițiile în care detectarea a doi fotoni de pe anumite direcții garanta că ceilalți doi fotoni erau în stare de inseparabilitate cuantică.

Această descoperire importantă în domeniul fizicii cuantice a simplificat procesul de obținere a stării de inseparabilitate cuantică. În viitor, acest proces poate avea implicații pentru rețelele cuantice folosite pentru securizarea informațiilor, făcând aceste tehnologii mult mai fezabile.

'Cu cât te bazezi mai mult pe tehnologii simple, cu atât poți dezvolta gama de aplicații. Posibilitatea de a construi rețele mai complexe, care se pot ramifica în diferite geometrii, ar putea avea un impact major', a mai susținut Sofia Vallecorsa.

Cu toate acestea, rămâne de văzut dacă transformarea acestei tehnologii într-un proces viabil din punct de vedere economic este practică, pentru că zgomotul de mediu și imperfecțiunile dispozitivelor pot produce ușor instabilitate în fragilele sisteme cuantice.

Noul studiu a demonstrat însă și altceva foarte important. El oferă argumente convingătoare pentru folosirea AI ca instrument de cercetare de către fizicieni. 'Avem în vedere introducerea sistemelor AI, dar ne confruntăm încă și cu puțin scepticism, în mare parte din cauza diminuării rolului fizicianului în propriul domeniu de excelență, odată ce începem să mergem pe acest drum', a mai comentat Vallecorsa. AGERPRES/(AS - editor: Codruț Bălu, editor online: Simona Aruştei)