|
ИИ предложили придумывать немыслимые квантовые эксперименты
|
|
|
|
Ученые пытаются разгадать странную природу поведения квантовых частиц и с этой целью обратились к хитроумному программному обеспечению, чтобы оно придумывало немыслимые эксперименты. Квантовая физика бросает вызов человеческой интуиции — даже интуиции физика Марио Кренна из Венского университета. Ее противоречивое свойство усложняет задачу ученых придумывать эксперименты, которые способствуют исследованиям этой области. Но теперь, чтобы избежать подводных камней интуиции, Кренн и его коллеги разработали компьютерную программу, которая автоматически создает новые квантовые эксперименты, до которых сами физики додуматься не смогли бы.
|
|
|
|
Поведение всех известных частиц можно объяснить квантовой физики. Одной из главных особенностей этой ветви физики является то, что мир становится зыбким, причудливым местом на самых мельчайших уровнях. Например, атомы и другие базовые строительные блоки Вселенной могут существовать в состоянии суперпозиции, находиться в двух или более местах одновременно или одновременно вращаться в противоположных направлениях. А явление квантовой запутанности позволяет соединить два или более объекта так, что поведение одного будет мгновенно отражаться на другом, как бы далеко они друг от друга во Вселенной ни находились.
|
 |
|
Ирреальный характер квантовой физики сложно постичь даже ученым. Самая известная аналогия суперпозиции, кот Шредингера, который одновременно и жив и мертв, была придумала физиком Эрвином Шредингером, чтобы подчеркнуть абсурдность концепции суперпозиции, а не популяризовать ее. Кроме того, сам Эйнштейн был против идеи запутанности, называя ее «жутким действием на расстоянии». И все же многочисленные эксперименты подтверждали странные явления квантовой физики снова и снова — к примеру, советник Кренна Антон Цейлингер помог установить нынешний рекорд дистанции запутанности в 144 километра, от Ла-Пальма до Тенерифе на Канарских островах.
|
|
|
|
Кренн и его коллеги столкнулись с проблемой создания сложной формы запутанности, где три объекта разделяют три свойства. Спустя недели попыток создать так называемое состояние Гринбергера — Хорна — Цейлингера, Кренн сказал, что понял: его интуиция не работает, поэтому «может сработать более радикальный подход».
|
|
|
|
Ответом стала программа Кренна под названием MELVIN. Программное обеспечение берет строительные блоки квантовых экспериментов — зеркала и голограммы — и виртуально расставляет эти элементы, чтобы найти неинтуитивные конфигурации, которые помогут ученым достичь своих целей, вроде особого квантового состояния. Как только она находит рабочий результат, она автоматически упрощает дизайн и отправляет ученым. «Я запустил программу вечером и к следующему утру, после нескольких сотен тысяч разных попыток, она нашла одно правильное решение, — говорит Кренн о первом использовании MELVIN. — Как вы понимаете, это был день, полный восторга». Ученые подробно описали свою работу в Physical Review Letters.
|
|
|
|
В другом испытании «Мелвина» ученые выяснили, что программа может брать наборы запутанных частиц и изменять их так, что они циклически меняются свойствами вроде поляризации между собой. Такие циклические операции могли бы помочь в создании невзламываемой квантовой криптографии, одного из важнейших потенциальных будущих применений суперпозиции и запутанности.
|
|
|
|
Ученые добавили, что MELVIN пришел к неожиданным решениям, до которых они сами не додумались бы. К примеру, 50 из 51 экспериментов, разработанных программой для создания состояния ГХЦ, включали направление запутанного светового пучка прямо на детектор, который не взаимодействовал с другими пучками и компонентами эксперимента. «Я до сих пор с трудом понимаю конечное решение, хотя идеально могу его просчитать», говорит Кренн.
|
|
|
|
|
|
MELVIN начинает со случайной перетасовки компонентов, но «учится на собственном опыте», говорит Кренн. «Это означает, что если он нашел одно хорошее решение, он сохраняет хорошее решение и может использовать его для грядущих экспериментов. Это ускоряет его работу в несколько раз».
|
|
|
|
Николя Гизин, физик Женевского университета, отвечая на вопрос о пользе или бесполезности результатов MELVIN, сказал, что «не впечатлен». И выразил уверенность, что работа ученых вызовет кучу споров.
|
|
|
|
А вот квантовый физик Сет Ллойд из Массачусетского технологического института, который тоже не принимал участия в исследовании, считает MELVIN хорошей идеей. «Действительно, странная природа квантовой механики затрудняет генерацию идей для экспериментов», говорит Ллойд. Тем не менее он тоже не считает MELVIN каким-то прорывом, указывая на то, что ученые давно используют компьютеры для имитации свойств лекарств и других молекул перед их производством. Но этот метод обладает потенциалом помочь в создании сложных квантовых состояний. «Было бы замечательно найти новые состояния с совершенно неожиданными свойствами».
|
|
|
|
http://hi-news.ru/research-development/fiziki-predlozhili-ii-pridumyvat-nemyslimye-kvantovye-eksperimenty.html
|
