維也納大學(xué)研究人員安東·齊林格(Anton Zeilinger)及其團隊設(shè)計了一種名為Melvin的人工智能算法，希望利用人工智能技術(shù)來推進量子力學(xué)的研究。他們的研究成果已發(fā)表在《物理評論快報》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，那么這是因為你還沒有真正理解它。”
因此，設(shè)計量子力學(xué)實驗很困難。然而，如果我們希望開發(fā)量子計算機或量子加密技術(shù)，那么這樣的實驗至關(guān)重要。
設(shè)計量子力學(xué)實驗很困難
齊林格的團隊認為，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(shè)計一種實驗，利用激光和鏡子去實現(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，而計算機算法也可以進行這樣的猜想，并且速度更快。
他表示：“因此我定義了目標，開發(fā)了算法，讓算法整夜運行。第二天上午，算法生成了結(jié)果文件。這是令人興奮的一天。”
在運行過程中，Melvin算法會組合量子力學(xué)實驗的不同模塊(即上述的激光和鏡子)，并檢查作為結(jié)果的量子態(tài)。
這一算法可以隨機運行多種配置。如果隨機配置得出需要的結(jié)果，那么Melvin將對其進行簡化。這一算法還可以總結(jié)經(jīng)驗，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。
我仍然很難直觀地理解 究竟發(fā)生了什么
齊林格的團隊表示，到目前為止，算法設(shè)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(shè)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(fā)生了什么。”
該團隊使用Melvin去嘗試Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)量子態(tài)。在這樣的量子態(tài)中，超過兩個光子出現(xiàn)糾纏。Melvin設(shè)計了51種能帶來糾纏態(tài)的實驗，而其中之一實現(xiàn)了GHZ態(tài)。
對于量子力學(xué)研究，人工智能目前還無法完全取代人類。Melvin的運行結(jié)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(jié)果太奇怪，人們無法理解，那么又會發(fā)生什么？
