Создан программный алгоритм, самостоятельно разрабатывающий и планирующий эксперименты в области квантовой физики - «Наука и технологии»

Группа ученых Антона Цайлингера (Anton Zeilinger) из Института квантовой оптики и информации Венского университета (Quantum Optics and Quantum Information at the University of Vienna), на счету которой находится немало открытий, рекордов и других достижений в области квантовой физики, создала программный алгоритм, позволяющий разрабатывать и планировать новые эксперименты в области квантовой физики. Поскольку компьютер в своей работе не полагается на интуицию и прочие чисто человеческие черты, он находит столь экзотические пути решения некоторых проблем, что это ставит в тупик даже разработавших алгоритм ученых.

Идея создания такого алгоритма родилась во время планирования новых экспериментов, в ходе которых ученые-физики собирались провести исследования некоторых квантовых состояний. Однако, несмотря на "мозговой штурм", ученым так и не удалось найти подходящего пути для реализации их задумок. "После многих неудачных попыток придумать план проведения эксперимента, мы пришли к выводу, что нам мешает наша же интуиция, на основе которой строятся некоторые из представлений о квантовых процессах и которые являются несколько неправильными" - рассказывает Марио Кренн (Mario Krenn), один из ведущих ученых группы Антона Цайлингера.

В результате всех усилий ученых на белый свет появился алгоритм, получивший наименование "Melvin". За несколько часов работы этот алгоритм сумел найти решение проблемы, над которой достаточно долго и безуспешно бились создавшие его ученые, а структура и план предложенного компьютером эксперимента весьма и весьма удивила ученых, имеющий достаточно богатый опыт в области квантовой физики.

"Представьте себе, что вы хотите провести эксперимент по изучению определенных квантовых состояний. Люди начинают рассматривать необходимые им экспериментальные установки с учетом их интуитивного понятия, которое тяготеет в сторону симметрии. А алгоритм Melvin выяснил, что самой простой реализацией эксперимента является асимметричная установка, принципы устройства которой весьма и весьма парадоксальны. Человек никогда не смог бы выдумать такого решения" - рассказывает Антон Цайлингер.

Ученые при помощи алгоритма Melvin произвели расчеты еще нескольких других экспериментов и в каждом случае они получили десятки новых и удивительных результатов, некоторые из которых были столь экзотическими, что буквально поставили ученых в тупик. "Решения, найденные алгоритмом, очень трудно понять. Но из них нам удалось извлечь несколько новых экспериментальных уловок, которые никогда не смогли бы прийти нам в голову. А оборудование для некоторых из экспериментов, спланированных компьютером, уже создается в нашей лаборатории" - рассказывает Марио Крен.

Алгоритм Melvin не просто осуществляет перебор вариантов экспериментальных компонентов, он способен обучаться на базе своих же предыдущих успешных решений, что позволяет значительно ускорить процесс разработки более сложных экспериментов. В ближайшем будущем австрийские ученые планируют использовать алгоритм Melvin для его использования в более широкой области квантовой механики, что, по их мнению, даст возможность обнаружить и исследовать некоторые абсолютно новые явления и эффекты.