量子纠缠是量子力学实际应用的基石，而一项新研究发现，借助最初用于研究纠缠交换的AI工具，科学家们找到了一种更简便的方法来建立纠缠光子。这种方法有望改进量子力学的现有应用，包括新兴的量子互联网。
AI工具助力量子物理学研究
在《物理评论快报》上发表的一篇新论文中，来自中国南京大学和德国马克斯·普朗克研究所的科学家们详细描述了他们如何偶然发现了一种更简单的实现量子纠缠的方法。量子纠缠是爱因斯坦曾诗意地称为“幽灵般的超距作用”的量子力学奇异现象，它使得粒子之间（即使相隔遥远）无法独立描述，是量子力学基础研究和量子网络等实际应用的基础。
传统方法的复杂性
目前，产生量子纠缠的方法复杂且繁琐，通常需要形成两个独立的纠缠对，进行贝尔态测量，坍缩量子系统，最后留下两个纠缠光子（这一过程称为“量子交换”）。因此，找到更简便的方法来产生纠缠将极具价值。
AI工具的突破性发现
在这项新研究中，研究人员使用了一种名为PyTheus的AI工具，该工具原本用于设计量子实验。他们原本希望用该工具重现已知的纠缠交换方法，但意外地发现了一种更简单的方法。
据马克斯·普朗克研究所的Mario Krenn在X（原Twitter）上写道：“作为第一个任务，我们的目标是重新发现纠缠交换，这是量子网络中最关键的协议之一。然而，算法不断产生一些更简单的东西，我们最初认为这是错误的。经过调查，我们意识到PyTheus的解决方案可以在不依赖初始纠缠、贝尔态投影，甚至不测量所有辅助光子的情况下，使两个远距离粒子产生纠缠。”
基于量子不确定性的新方法
PyTheus通过所谓的“量子不确定性”产生了纠缠。通过确保光子输出不可区分，两个未配对的光子最终产生了纠缠。南京大学的Xiao-Song Ma告诉《新科学家》，这种方法比其他纠缠程序更为便捷。
Krenn在X上写道：“算法利用光子多重态的叠加，使用完全不同的资源，达到了与更长的‘量子交换’过程相同的目标。对我来说，这改变了我们对产生纠缠所需条件的看法——不是因为我现在知道了必要条件，而是因为我们意识到什么是不必要的。”
对未来量子应用的影响
尽管这一方法仍处于早期阶段，但它有望扩大量子应用的范围，并改进支撑新兴量子互联网的技术。这一切都归功于一群量子物理学家和他们的人工智能助手。
