“Ligo é uma coisa enorme que milhares de pessoas pensam profundamente há 40 anos”, disse Aephraim Steinberg, especialista em Quantum óptica na Universidade de Toronto. “Eles pensaram em tudo o que poderiam ter, e qualquer coisa nova (a IA) surge é uma demonstração de que é algo que milhares de pessoas não fizeram.”
Embora a IA ainda não tenha levado a novas descobertas na física, está se tornando uma ferramenta poderosa em todo o campo. Além de ajudar os pesquisadores a projetar experimentos, ele pode encontrar padrões não triviais em dados complexos. Por exemplo, os algoritmos de IA coletavam simetrias da natureza dos dados coletados no Large Hadron Collider na Suíça. Essas simetrias não são novas – elas foram a chave para as teorias da relatividade de Einstein -, mas a descoberta da IA serve como uma prova de princípio para o que está por vir. Os físicos também usaram a IA para encontrar uma nova equação para descrever o aglomerado da matéria escura invisível do universo. “Os humanos podem começar a aprender com essas soluções”, disse Adhikari.
Separados, mas juntos
Na física clássica que descreve nosso mundo cotidiano, os objetos têm propriedades bem definidas que são independentes das tentativas de medir essas propriedades: uma bola de bilhar, por exemplo, tem uma posição e impulso específicos a qualquer momento no tempo.
No mundo quântico, esse não é o caso. Um objeto quântico é descrito por uma entidade matemática chamada Estado Quântico. O melhor que se pode fazer é usar o estado para calcular a probabilidade de que o objeto seja, digamos, em um determinado local quando você o procurar lá.
Além disso, dois (ou mais) objetos quânticos podem compartilhar um único estado quântico. Tome luz, que é feita de fótons. Esses fótons podem ser gerados em pares que estão “emaranhados”, o que significa que os dois fótons compartilham um único estado quântico articular, mesmo que se separem. Uma vez que um dos dois fótons é medido, o resultado parece determinar instantaneamente as propriedades do outro – agora distante – fóton.
Durante décadas, os físicos assumiram que o emaranhamento exigia que os objetos quânticos fossem iniciados no mesmo local. Mas no início dos anos 90, Anton Zeilingerquem mais tarde receber o Prêmio Nobel de Física Por seus estudos de emaranhamento, mostrou que isso nem sempre era verdade. Ele e seus colegas propuseram um experimento que começou com dois pares não relacionados de fótons emaranhados. Os fótons A e B estavam emaranhados entre si, assim como os fótons C e D. Os pesquisadores então criou um design experimental inteligente Feito de cristais, divisores de feixe e detectores que operariam nos fótons B e C – um fóton de cada um dos dois pares emaranhados. Através de uma sequência de operações, os fótons B e C são detectados e destruídos, mas como um produto, as partículas do parceiro A e D, que não haviam interagido anteriormente, ficaram emaranhadas. Isso é chamado de troca de emaranhamento, que agora é um importante bloco de construção da tecnologia quântica
Esse foi o estado das coisas em 2021, quando a equipe de Krenn começou a projetar novos experimentos com o auxílio de software que eles apelidaram de Pytheus – Py para a linguagem de programação Python e Theus for theus, depois que o herói grego que matou o mito minotauro. A equipe representou experimentos ópticos usando estruturas matemáticas chamadas gráficos, que são compostas de nós conectados por linhas chamadas bordas. Os nós e bordas representavam diferentes aspectos de um experimento, como divisores de feixe, os caminhos dos fótons ou se dois fótons haviam interagido ou não.
