維也納大學(xué)研究人員安東·齊林格(Anton Zeilinger)及其團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種名為Melvin的人工智能算法，希望利用人工智能技術(shù)來推進(jìn)量子力學(xué)的研究。他們的研究成果已發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。
量子力學(xué)是最令人迷惑的科學(xué)領(lǐng)域之一，即使最優(yōu)秀的物理學(xué)家也認(rèn)為，量子力學(xué)非常復(fù)雜。正如英國諾丁漢大學(xué)的邁克爾·梅瑞菲爾德(Michael Merrifeld)所說：“如果量子力學(xué)沒有把你弄糊涂，那么這是因?yàn)槟氵€沒有真正理解它。”
因此，設(shè)計(jì)量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)很困難。然而，如果我們希望開發(fā)量子計(jì)算機(jī)或量子加密技術(shù)，那么這樣的實(shí)驗(yàn)至關(guān)重要。齊林格的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，如果人類思維很難解決量子力學(xué)問題，那么沒有人工干預(yù)的“大腦”或許將可以更容易設(shè)計(jì)出這種實(shí)驗(yàn)。
這一概念的提出者是博士生馬里奧·科倫(Mario Krenn)。他曾嘗試設(shè)計(jì)一種實(shí)驗(yàn)，利用激光和鏡子去實(shí)現(xiàn)特定量子態(tài)。在這一過程中，他發(fā)現(xiàn)自己只是在做猜想，而計(jì)算機(jī)算法也可以進(jìn)行這樣的猜想，并且速度更快。
他表示：“因此我定義了目標(biāo)，開發(fā)了算法，讓算法整夜運(yùn)行。第二天上午，算法生成了結(jié)果文件。這是令人興奮的一天。”
在運(yùn)行過程中，Melvin算法會(huì)組合量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)的不同模塊(即上述的激光和鏡子)，并檢查作為結(jié)果的量子態(tài)。這一算法可以隨機(jī)運(yùn)行多種配置。如果隨機(jī)配置得出需要的結(jié)果，那么Melvin將對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化。這一算法還可以總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，記住什么樣的配置帶來什么樣的結(jié)果，隨后在需要情況下使用這些配置。
齊林格的團(tuán)隊(duì)表示，到目前為止，算法設(shè)計(jì)了一些人工無法想到的實(shí)驗(yàn)，而某些實(shí)驗(yàn)配置的工作方式很難理解。這與人工設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)有很大不同。科倫表示：“我仍然很難直觀地理解，究竟發(fā)生了什么。”
該團(tuán)隊(duì)使用Melvin去嘗試Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)量子態(tài)。在這樣的量子態(tài)中，超過兩個(gè)光子出現(xiàn)糾纏。Melvin設(shè)計(jì)了51種能帶來糾纏態(tài)的實(shí)驗(yàn)，而其中之一實(shí)現(xiàn)了GHZ態(tài)。
對(duì)于量子力學(xué)研究，人工智能目前還無法完全取代人類。Melvin的運(yùn)行結(jié)果仍需要人工去分析。不過這也帶來了一個(gè)問題：如果Melvin的運(yùn)行結(jié)果太奇怪，人們無法理解，那么又會(huì)發(fā)生什么？
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