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科技

物理學家利用人工智能設計量子力學實驗

鉅亨網新聞中心 2016-03-07 15:30


新浪科技訊 北京時間3月7日上午消息,維也納大學研究人員安東·齊林格(Anton Zeilinger)及其團隊設計了一種名為Melvin的人工智能算法,希望利用人工智能技術來推進量子力學的研究。他們的研究成果已發表在《物理評論快報》上。

量子力學是最令人迷惑的科學領域之一,即使最優秀的物理學家也認為,量子力學非常複雜。正如英國諾丁漢大學的邁克爾·梅瑞菲爾德(Michael Merrifeld)所:“如果量子力學沒有把你弄糊涂,那麼這是因為你還沒有真正理解它。”


因此,設計量子力學實驗很困難。然而,如果我們希望開發量子計算機或量子加密技術,那麼這樣的實驗至關重要。齊林格的團隊認為,如果人類思維很難解決量子力學問題,那麼沒有人工干預的“大腦”或許將可以更容易設計出這種實驗。

這一概念的提出者是博士生馬里奧·科倫(Mario Krenn)。他曾嘗試設計一種實驗,利用激光和鏡子去實現特定量子態。在這一過程中,他發現自己只是在做猜想,而計算機算法也可以進行這樣的猜想,並且速度更快。

他表示:“因此我定義了目標,開發了算法,讓算法整夜運行。第二天上午,算法生成了結果檔案。這是令人興奮的一天。”

在運行過程中,Melvin算法會組合量子力學實驗的不同模組(即上述的激光和鏡子),並檢查作為結果的量子態。這一算法可以隨機運行多種配置。如果隨機配置得出需要的結果,那麼Melvin將對其進行簡化。這一算法還可以總結經驗,記住什麼樣的配置帶來什麼樣的結果,隨后在需要情況下使用這些配置。

齊林格的團隊表示,到目前為止,算法設計了一些人工無法想到的實驗,而某些實驗配置的工作方式很難理解。這與人工設計的實驗有很大不同。科倫表示:“我仍然很難直觀地理解,究竟發生了什麼。”

該團隊使用Melvin去嘗試Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)量子態。在這樣的量子態中,超過兩個光子出現糾纏。Melvin設計了51種能帶來糾纏態的實驗,而其中之一實現了GHZ態。

對於量子力學研究,人工智能目前還無法完全取代人類。Melvin的運行結果仍需要人工去分析。不過這也帶來了一個問題:如果Melvin的運行結果太奇怪,人們無法理解,那麼又會發生什麼?(維金)

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