“Ligo es esta gran cosa en la que miles de personas han estado pensando profundamente durante 40 años”, dijo Aephraim Steinberg, un experto en cuántico óptica en la Universidad de Toronto. “Han pensado en todo lo que podrían tener y cualquier cosa nueva [the AI] Se le ocurre es una demostración de que es algo que miles de personas no pudieron hacer “.
Aunque la IA aún no ha llevado a nuevos descubrimientos en física, se está convirtiendo en una herramienta poderosa en todo el campo. Junto con ayudar a los investigadores a diseñar experimentos, puede encontrar patrones no triviales en datos complejos. Por ejemplo, los algoritmos de IA han obtenido simetrías de la naturaleza de los datos recopilados en el gran colider de hadrones en Suiza. Estas simetrías no son nuevas, eran clave para las teorías de la relatividad de Einstein, pero el hallazgo de la IA sirve como una prueba de principio para lo que está por venir. Los físicos también han usado IA para encontrar una nueva ecuación para describir el grupo de la materia oscura invisible del universo. “Los humanos pueden comenzar a aprender de estas soluciones”, dijo Adhikari.
Aparte pero juntos
En la física clásica que describe nuestro mundo cotidiano, los objetos tienen propiedades bien definidas que son independientes de los intentos de medir esas propiedades: una bola de billar, por ejemplo, tiene una posición e impulso particular en cualquier momento dado.
En el mundo cuántico, este no es el caso. Un objeto cuántico es descrito por una entidad matemática llamada estado cuántico. Lo mejor que uno puede hacer es usar el estado para calcular la probabilidad de que el objeto sea, por ejemplo, en un lugar determinado cuando lo busque allí.
Lo que es más, dos (o más) objetos cuánticos pueden compartir un solo estado cuántico. Tome la luz, que está hecho de fotones. Estos fotones se pueden generar en pares que están “enredados”, lo que significa que los dos fotones comparten un solo estado cuántico conjunto incluso si vuelan. Una vez que se mide uno de los dos fotones, el resultado parece determinar instantáneamente las propiedades del otro, ahora distante, el fotón.
Durante décadas, los físicos asumieron que el enredo requería que los objetos cuánticos comenzaran en el mismo lugar. Pero a principios de la década de 1990, Anton Zeilingerque más tarde recibir el Premio Nobel de Física Para sus estudios de enredo, mostró que esto no siempre era cierto. Él y sus colegas propusieron un experimento que comenzó con dos pares no relacionados de fotones enredados. Los fotones A y B estaban enredados entre sí, al igual que los fotones C y D. Los investigadores entonces ideó un diseño experimental inteligente Hecho de cristales, divisores de haz y detectores que operarían en los fotones B y C, uno de los fotones de cada uno de los dos pares enredados. A través de una secuencia de operaciones, los fotones B y C se detectan y destruyen, pero como producto, las partículas de socios A y D, que no habían interactuado previamente, se enredan. Esto se llama intercambio de enredos, que ahora es un importante bloque de construcción de la tecnología cuántica
Ese fue el estado de las cosas en 2021, cuando el equipo de Krenn comenzó a diseñar nuevos experimentos con la ayuda del software que denominaron Pytheus: PHY para el lenguaje de programación Python y Theus para Teseo, después del héroe griego que mató al mítico minotauro. El equipo representó experimentos ópticos utilizando estructuras matemáticas llamadas gráficos, que están compuestos por nodos conectados por líneas llamadas bordes. Los nodos y los bordes representaron diferentes aspectos de un experimento, como los divisores del haz, las rutas de los fotones o si dos fotones habían interactuado o no.