人工智能推动科学家尝试更简单的量子纠缠方法

物理学家发现了一种在两个遥远的光子之间建立量子纠缠的更简单方法——无需从纠缠开始，无需借助贝尔态测量，甚至无需检测所有辅助光子——这一进展挑战了量子网络领域长期以来的假设。

由南京大学和马克斯·普朗克光科学研究所的研究人员领导的国际科学家团队在《物理评论快报》中描述了他们的方法，该方法证明纠缠可以仅从光子路径的不可区分性中产生。该技术不是依赖于从准备好的纠缠对和复杂的联合测量开始的标准程序，而是利用了一个基本的量子原理：当多个光子可能来自多个可能的来源时，抹去起源的线索可以产生以前不存在的纠缠。

这一意外的进步源于一种名为PyTheus的人工智能工具的使用，该工具最初用于重新发现量子通信中一种称为纠缠交换的主力协议。相反，该算法得出了一些更简单的东西。根据马克斯普朗克光科学研究所人工智能科学家实验室研究组组长Mario Krenn的说法，人工智能提供的解决方案起初似乎过于简单。

“我们在将PyTheus应用于量子协议时偶然发现了这个想法，作为第一项任务，我们旨在重新发现纠缠交换，这是量子网络中最重要的协议之一。奇怪的是，该算法不断产生其他东西——更简单的东西——我们最初认为这是错误的。”

根据该论文，纠缠交换通常需要从两个独立的纠缠对开始，并对每个对中的一个光子进行特殊的联合测量（称为贝尔态测量）。这会使系统崩溃，使另外两个光子纠缠在一起，即使它们从未直接相互作用。几十年来，这一直是量子网络设计的基石，但在他们新的工作中， Krenn和他的同事们表明，还有其他方法可以在没有这一系列先决条件的情况下实现类似的最终结果。