物理学家利用人工智能设计量子力学实验

维也纳大学研究人员安东·齐林格(Anton Zeilinger)及其团队设计了一种名为Melvin的人工智能算法，希望利用人工智能技术来推进量子力学的研究。他们的研究成果已发表在《物理评论快报》上。量子力学是最令人迷惑的科学领域之一，即使最优秀的物理学家也认为，量子力学非常复杂。正如英国诺丁汉大学的迈克尔·梅瑞菲尔德(Michael Merrifeld)所说：“如果量子力学没有把你弄糊涂，那么这是因为你还没有真正理解它。”

因此，设计量子力学实验很困难。然而，如果我们希望开发量子计算机或量子加密技术，那么这样的实验至关重要。齐林格的团队认为，如果人类思维很难解决量子力学问题，那么没有人工干预的“大脑”或许将可以更容易设计出这种实验。

这一概念的提出者是博士生马里奥·科伦(Mario Krenn)。他曾尝试设计一种实验，利用激光和镜子去实现特定量子态。在这一过程中，他发现自己只是在做猜想，而计算机算法也可以进行这样的猜想，并且速度更快。

他表示：“因此我定义了目标，开发了算法，让算法整夜运行。第二天上午，算法生成了结果文件。这是令人兴奋的一天。”

在运行过程中，Melvin算法会组合量子力学实验的不同模块(即上述的激光和镜子)，并检查作为结果的量子态。这一算法可以随机运行多种配置。如果随机配置得出需要的结果，那么Melvin将对其进行简化。这一算法还可以总结经验，记住什么样的配置带来什么样的结果，随后在需要情况下使用这些配置。

齐林格的团队表示，到目前为止，算法设计了一些人工无法想到的实验，而某些实验配置的工作方式很难理解。这与人工设计的实验有很大不同。科伦表示：“我仍然很难直观地理解，究竟发生了什么。”

该团队使用Melvin去尝试Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)量子态。在这样的量子态中，超过两个光子出现纠缠。Melvin设计了51种能带来纠缠态的实验，而其中之一实现了GHZ态。

对于量子力学研究，人工智能目前还无法完全取代人类。Melvin的运行结果仍需要人工去分析。不过这也带来了一个问题：如果Melvin的运行结果太奇怪，人们无法理解，那么又会发生什么？