Výzkumníci využili AI k vývoji jednoduššího přístupu k dosažení kvantového provázání mezi subatomárními částicemi, což by mohlo vést k dostupnějším kvantovým technologiím. Kvantové provázání nastává, když jsou částice, jako jsou fotony, vzájemně propojeny způsoby, které jim umožňují sdílet kvantové vlastnosti—například informace—na libovolné vzdálenosti. Tento jev je klíčový v kvantové fyzice a je zásadním prvkem, který zvyšuje výkon kvantových počítačů. Vytváření těchto provázaných stavů však bylo historicky pro vědce obtížné. Tato složitost vychází z potřeby připravit dva odlišné páry provázaných částic a poté provést měření—známé jako Bellovo měření—na fotonu z každého páru, aby se posoudila síla jejich provázání. Taková měření nevyhnutelně vedou k zhroucení kvantového systému, což má za následek, že dva neměřené fotony se stanou provázanými, aniž by spolu přímo interagovaly. Tato metoda, nazývaná "výměna provázání, " má potenciální aplikace v kvantové teleportaci. V nedávné studii zveřejněné 2. prosince 2024 v časopisu Physical Review Letters výzkumníci použili PyTheus, nástroj AI speciálně navržený pro vytváření kvantově-optických experimentů. Původně autoři usilovali o replikaci stávajících protokolů pro výměnu provázání v kvantové komunikaci.

Nicméně AI opakovaně doporučoval výrazně jednodušší metodu k dosažení provázání fotonů. "Autoři trénovali neurální síť na různorodém souboru dat, která popisovala nastavení tohoto typu experimentu za různých podmínek, a síť se naučila základní fyziku, " vysvětlila Sofia Vallecorsa, výzkumná fyzička v kvantové technologické iniciativě CERNu, která se na studii nepodílela. AI navrhoval, že provázání může vznikat z nerozeznatelných drah fotonů; když je přítomno více potenciálních zdrojů fotonů a jejich původ se stává nejasným, může být generováno provázání tam, kde dříve neexistovalo. Navzdory počátečnímu skepticismu výzkumníci zjistili, že řešení AI bylo opakovaně platné, což je přimělo k jeho otestování. Úpravou zdrojů fotonů, aby se staly nerozeznatelnými, vytvořili podmínky, při nichž detekce fotonů z konkrétních drah zajišťovala, že byly vyprodukovány dva další fotony v provázaném stavu. Tento pokrok zjednodušuje tvorbu kvantového provázání, což může mít vliv na kvantové sítě používané pro zabezpečenou komunikaci a učinit tyto technologie praktičtějšími. „Čím víc se můžeme spolehnout na jednoduchou technologii, tím širší spektrum aplikací můžeme rozvinout, “ poznamenala Vallecorsa. „Schopnost konstruovat složitější sítě s různými geometriemi by mohla významně ovlivnit scénář jednoho konce k druhému. “ Zůstává otázkou, zda lze tuto technologii škálovat na komerčně životaschopný proces vzhledem k potenciálním problémům s environmentálním rušením a nedokonalostem zařízení, které mohou destabilizovat kvantový systém. Navíc studie zdůrazňuje hodnotu AI jako výzkumného nástroje v oblasti fyziky. „Zkoumáme další integraci AI, ale ohledně budoucí role fyziků v této rozvíjející se oblasti přetrvává jistý skepticismus, “ poznamenala Vallecorsa. „To ukazuje na pozoruhodnou příležitost a ukazuje, jak může AI sloužit jako cenný nástroj pro fyziky. “