Des scientifiques utilisent l’IA pour faciliter les liens d’entanglement quantique entre les particules subatomiques
Des scientifiques ont utilisé l’IA pour découvrir une méthode plus simple de former des liens d’entanglement quantique entre les particules subatomiques, ouvrant la voie à des technologies quantiques plus simples. Lorsque des particules telles que les photons sont entrelacées, elles peuvent partager des propriétés quantiques, y compris des informations, quelle que soit la distance qui les sépare. Ce phénomène est important en physique quantique et est l’une des caractéristiques qui rendent les ordinateurs quantiques si puissants.
Les défis de la formation des liens d’entanglement quantique
Cependant, la formation des liens d’entanglement quantique a généralement été difficile pour les scientifiques. Cela nécessite la préparation de deux paires entrelacées distinctes, puis la mesure de la force de l’entrelacement – appelée mesure d’état de Bell – sur un photon de chacune des paires. Ces mesures provoquent l’effondrement du système quantique et laissent les deux photons non mesurés entrelacés, bien qu’ils n’aient jamais interagi directement les uns avec les autres. Ce processus d’échange d’entrelacement pourrait être utilisé pour la téléportation quantique.
L’utilisation de l’IA pour simplifier l’entanglement quantique
Dans une nouvelle étude publiée le 2 décembre 2024, des scientifiques ont utilisé PyTheus, un outil d’IA spécialement conçu pour la conception d’expériences quantiques. Les auteurs de l’article ont initialement cherché à reproduire des protocoles établis pour l’échange d’entrelacements dans les communications quantiques. Cependant, l’outil d’IA a continué à proposer une méthode beaucoup plus simple pour obtenir l’entanglement quantique des photons.
Les auteurs ont pu former un réseau neuronal sur un ensemble de données complexes décrivant comment configurer ce type d’expérience dans de nombreuses conditions différentes, et le réseau a réellement appris la physique derrière cela, a déclaré Sofia Vallecorsa, physicienne de recherche pour l’initiative de technologie quantique au CERN, qui n’a pas participé à la nouvelle recherche, à Live Science.
Le lien d’entanglement émerge grâce à l’indiscernabilité des trajets des photons
L’outil d’IA a proposé que l’entanglement puisse émerger lorsque les chemins des photons sont indiscernables : lorsque plusieurs sources possibles pourraient avoir émis les photons et que leurs origines deviennent indiscernables les unes des autres, alors l’entanglement peut être produit entre eux alors qu’il n’existait aucun entanglement auparavant.
Malgré leur scepticisme initial, les scientifiques ont testé cette théorie en ajustant les sources de photons et en s’assurant qu’elles étaient indiscernables. Ils ont ainsi créé des conditions où la détection de photons à certains chemins garantissait l’émergence de deux autres photons entrelacés.
Implications pour les réseaux quantiques et la recherche en physique
Cette avancée en physique quantique a simplifié le processus de formation de l’entanglement quantique. À l’avenir, cela pourrait avoir des implications pour les réseaux quantiques utilisés pour la messagerie sécurisée, rendant ces technologies beaucoup plus réalisables.
Plus nous pouvons compter sur une technologie simple, plus nous pouvons élargir le champ d’application, a déclaré Vallecorsa. La possibilité de construire des réseaux plus complexes pouvant se développer dans différentes géométries pourrait avoir un impact important par rapport à un cas unique de bout en bout.
Cependant, il reste à voir si cette technologie peut être mise à l’échelle de manière commercialement viable, car le bruit environnemental et les imperfections des dispositifs pourraient causer des instabilités dans le système quantique.
Cette nouvelle étude a également fourni un argument convaincant en faveur de l’utilisation de l’IA en tant qu’outil de recherche par les physiciens. Nous cherchons davantage à introduire l’IA, mais il y a encore un peu de scepticisme, principalement en raison de ce que sera le rôle du physicien une fois que nous commencerons à aller dans cette direction, a déclaré Vallecorsa. Il s’agit d’une opportunité pour obtenir un résultat très intéressant et montre de manière convaincante comment cela peut être un outil utilisé par les physiciens.
