Los científicos han utilizado la IA para descubrir un método más fácil para formar enredos cuánticos entre partículas subatómicas, allanando el camino para tecnologías cuánticas más simples.
Cuando las partículas como los fotones se enredan, pueden compartir propiedades cuánticas, incluida la información, independientemente de la distancia entre ellos. Este fenómeno es importante en física cuántica y es una de las características que hace computadoras cuánticas tan poderoso.
Pero los lazos de enredo cuántico Por lo general, han demostrado que se formen los científicos. Esto se debe a que requiere la preparación de dos pares enredados separados, luego mide la resistencia del enredo, llamado medición de estado de campana, en un fotón de cada uno de los pares.
Estas mediciones hacen que el sistema cuántico colapse y deje los dos fotones no medidos enredados, a pesar de que nunca han interactuado directamente entre sí. Este proceso de “intercambio de enredos” podría usarse para la teletransportación cuántica.
En un nuevo estudio, publicado el 2 de diciembre de 2024 en la revista Cartas de revisión físicacientíficos usados Pytheouna herramienta de IA que se ha creado específicamente para diseñar experimentos cuánticos ópticos. Los autores del documento inicialmente se propusieron reproducir protocolos establecidos para el intercambio de enredos en comunicaciones cuánticas. Sin embargo, la herramienta AI seguía produciendo un método mucho más simple para lograr un enredo cuántico de fotones.
“Los autores pudieron capacitar a una red neuronal en un conjunto de datos complejos que describe cómo configuró este tipo de experimento en muchas condiciones diferentes, y la red en realidad aprendió la física detrás de esto”. Sofía vallecorsafísico de investigación para la iniciativa de tecnología cuántica en Sargentoque no estuvo involucrado en la nueva investigación, dijo Live Science.
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Aprovechar la IA para simplificar el enredo cuántico
La herramienta AI propuso que el enredo podría surgir porque los caminos de fotones eran indistinguibles: cuando hay varias fuentes posibles de las que podrían haber venido los fotones, y si sus orígenes se vuelven indistinguibles entre sí, entonces se puede producir enredos entre ellos cuando no existía ninguno antes.
Aunque los científicos fueron inicialmente escépticos de los resultados, la herramienta seguía devolviendo la misma solución, por lo que probaron la teoría. Al ajustar las fuentes de fotones y asegurarse de que no fueran indistinguibles, los físicos crearon condiciones donde la detección de fotones en ciertos caminos garantizó que otros dos surgieron enredados.
Este avance en la física cuántica ha simplificado el proceso por el cual se puede formar enredos cuánticos. En el futuro, podría tener implicaciones para las redes cuánticas utilizadas para mensajes seguros, lo que hace que estas tecnologías sean mucho más factibles.
“Cuanto más podamos confiar en tecnología simple, más podremos aumentar el rango de aplicaciones”, dijo Vallecorsa. “La posibilidad de construir redes más complejas que podrían ramificarse en diferentes geometrías podría tener un gran impacto con respecto al caso único de extremo a extremo”.
Sin embargo, es práctico escalar la tecnología en un proceso comercialmente viable, ya que las imperfecciones del ruido ambiental y el dispositivo podrían causar inestabilidad en el sistema cuántico.
El nuevo estudio también ha proporcionado un argumento convincente para el uso de IA como herramienta de investigación por parte de los físicos. “Estamos buscando más en la introducción de IA, pero todavía hay un poco de escepticismo, principalmente debido a lo que el físico será una vez que comencemos a ir de esa manera”, dijo Vallecorsa. “Es una oportunidad para obtener un resultado muy interesante y se muestra de una manera muy convincente cómo puede ser una herramienta que usan los físicos”.