Znanstveniki odkrili lažjo pot do kvantne prepletenosti
Znanstveniki so na področju kvantne fizike dosegli pomemben preboj, saj so s pomočjo naprednega orodja razvili enostavnejšo metodo za ustvarjanje kvantne prepletenosti med subatomskimi delci. Pojav, ki ga je Albert Einstein nekoč označil kot “strašljivo delovanje na daljavo”, omogoča delcem, kot so fotoni, da si delijo posebne lastnosti ne glede na razdaljo med njimi. Odkritje, objavljeno 2. decembra 2024 v reviji Physical Review Letters, bi lahko približalo resničnost kvantnega interneta in revolucioniralo kvantne tehnologije.
Kvantna prepletenost je ključna značilnost kvantnih računalnikov in komunikacijskih sistemov, saj omogoča prenos informacij na edinstven način, navaja Space.com. Vendar je bil proces ustvarjanja teh povezav doslej zapleten in zahteven. Znanstveniki so tradicionalno morali pripraviti dva para zapletenih delcev in izvesti natančne meritve, znane kot meritve Bellovega stanja, da so dosegli želeni rezultat. Nov pristop pa obljublja poenostavitev tega procesa.
Inovativna vloga umetne inteligence
Za preboj so raziskovalci uporabili orodje PyTheus, zasnovano posebej za načrtovanje kvantno-optičnih poskusov. Sprva so želeli zgolj poustvariti obstoječe protokole za zamenjavo zapletenosti, ki se uporabljajo v kvantnih komunikacijah. A orodje je presenetilo z drugačno, veliko preprostejšo rešitvijo. “Uspelo nam je usposobiti nevronsko mrežo, ki se je naučila fizikalnih zakonitosti na podlagi obsežnih podatkov o različnih eksperimentalnih pogojih,” je za Live Science pojasnila Sofia Vallecorsa, raziskovalna fizičarka pri CERN-u, ki ni sodelovala v študiji.
PyTheus je predlagal, da prepletenost nastane, ko so poti fotonov neločljive. Če je več možnih virov fotonov in njihov izvor postane nerazločljiv, lahko med njimi nastane povezava, četudi prej ni obstajala. Znanstveniki so sprva dvomili v te ugotovitve, a ker je orodje vztrajno ponujalo isto rešitev, so jo preizkusili v praksi. Z natančnim prilagajanjem virov fotonov so potrdili, da metoda deluje.
Poenostavitev poti do kvantnih omrežij
Odkritja bi lahko imela daljnosežne posledice za razvoj kvantnih omrežij, ki se uporabljajo za varno komunikacijo. Tradicionalni postopki za doseganje prepletenosti so bili zamudni in tehnično zahtevni, kar je omejevalo praktično uporabo tehnologije. Nova metoda pa odpira vrata k večji dostopnosti in razširljivosti. “Preprostejša tehnologija omogoča širši obseg aplikacij,” je poudarila Vallecorsa. “Možnost gradnje kompleksnejših omrežij z raznolikimi strukturami bi lahko bistveno vplivala na prihodnje rešitve.”
Kljub obetavnim rezultatom ostajajo izzivi. Okoljski hrup in tehnične nepopolnosti lahko povzročijo nestabilnost kvantnih sistemov, kar bi lahko otežilo prenos tehnologije v komercialno uporabo. Vseeno raziskovalci ostajajo optimistični, saj preboj nakazuje pot k bolj izvedljivim kvantnim tehnologijam.
Prihodnost fizike z umetno inteligenco
Študija ne prinaša le napredka v kvantni fiziki, poudarja tudi potencial umetne inteligence kot raziskovalnega orodja. “Fiziki še vedno nekoliko skeptično gledajo na širšo uporabo takšnih tehnologij, predvsem zaradi vprašanj o naši vlogi v prihodnosti,” je dejala Vallecorsa. “A ta primer jasno kaže, kako lahko takšna orodja dopolnjujejo naše delo in prinašajo nepričakovane rešitve.”
Odkritje nakazuje, da bi lahko v prihodnje s kombinacijo fizikalnega znanja in naprednih tehnologij dosegli še več prebojev. Kvantni internet, ki obljublja hitrejše in varnejše povezave, je zdaj korak bližje uresničitvi, zahvaljujoč nepričakovanemu zavezniku – umetni inteligenci.
Portal24; Foto: Pixabay /pasja1000
