据美国趣味科学网站3月5日报道，科学家利用人工智能发现了一种比较简单的方法，能够在亚原子粒子之间形成量子纠缠。这为开发较简单的量子技术铺平了道路。

当光子之类的粒子发生纠缠时，无论它们之间的距离有多远，都可以共享量子特性，包括信息。这一现象在量子物理学中至关重要，也是让量子计算机的功能变得如此强大的特征之一。

但事实证明，对科学家来说，形成量子纠缠的纽带通常具有挑战性。这是因为需要先准备两个独立的纠缠对，然后测量每个纠缠对中的一个光子的纠缠强度，这被称为“贝尔态测量”。这些测量活动会导致量子系统坍缩，使两个未经测量的光子发生纠缠，尽管它们从未直接相互作用过。这种“纠缠交换”过程可用于实现量子隐形传态。

在2024年12月2日发表于美国《物理评论快报》周刊的一项研究中，科学家使用了PyTheus。这是一种专门为设计量子光学实验而开发的人工智能工具。相关论文作者们最初的目的是，重现量子通信中已有的“纠缠交换”协议。然而，该人工智能工具不断给出一种实现量子(光子)纠缠的简单得多的方法。

欧洲核子研究中心量子技术倡议的物理学家索菲娅·瓦莱科尔萨并未参与这项研究。她告诉趣味科学网站记者：“论文作者们用一组复杂数据训练一个人工神经网络，这些数据描述了在许多不同条件下如何设置这类实验，而这个人工神经网络实际上学会了背后的物理学原理。”

这个人工智能工具提出，纠缠之所以会出现，可能是因为无法区分光子的路径：当光子可能有多个不同来源，且它们的来源变得区分不开时，它们之间就可能产生纠缠。而在此之前，它们之间不存在纠缠。

尽管科学家起初对结果持怀疑态度，但这个工具始终给出同样的解决方案，于是他们对这一理论进行了测试。通过调整光子来源并确保它们无法区分，物理学家创造出以下状态：在某些路径上探测到光子，就能保证另外两个光子以纠缠的方式出现。

量子物理学的这一突破简化了形成量子纠缠的过程。未来，它可能会对用于安全通信的量子网络产生影响，使这些技术更具可行性。

瓦莱科尔萨说：“我们依赖简单技术的程度越深，就越能扩大应用范围。构建较复杂网络的可能性，也许会对单一端到端的情况产生重大影响。”

不过，由于环境噪声和设备缺陷可能导致量子系统不稳定，将这项技术转化为具有商业可行性的流程是否切实可行，还有待观察。

这项研究也有力地说明，物理学家可以将人工智能用作研究工具。瓦莱科尔萨说：“我们正在更多地考虑引入人工智能，但仍有一点疑虑。这主要是因为一旦我们开始这样做，需要思考物理学家将扮演什么角色。”她说：“这是一个获得非常有趣结果的机会，它以一种非常有说服力的方式表明，其能以何种方式成为物理学家使用的工具。”（编译/刘白云）