KI-gestützte Physikexperimente: Neue Wege in der Quantenforschung

TORONTO / LONDON (IT BOLTWISE) – Die Nutzung von Künstlicher Intelligenz in der Physik eröffnet neue Möglichkeiten, die selbst erfahrene Wissenschaftler überraschen. Trotz jahrzehntelanger Forschung am LIGO-Observatorium zeigt sich, dass KI-gestützte Ansätze innovative Experimente hervorbringen können, die bisher unentdeckte Wege in der Quantenforschung aufzeigen.

Die Künstliche Intelligenz hat sich in den letzten Jahren als wertvolles Werkzeug in der Physik etabliert, indem sie nicht nur bei der Gestaltung neuer Experimente hilft, sondern auch komplexe Datenmuster erkennt. Ein bemerkenswertes Beispiel ist die Entdeckung von Natur-Symmetrien durch KI-Algorithmen, die auf Daten des Large Hadron Colliders in der Schweiz basieren. Diese Symmetrien sind zwar nicht neu, da sie bereits in Einsteins Relativitätstheorien eine Rolle spielten, doch die Fähigkeit der KI, diese zu identifizieren, zeigt das Potenzial für zukünftige Entdeckungen.

Ein weiteres faszinierendes Beispiel für den Einsatz von KI in der Physik ist die Entwicklung neuer Gleichungen zur Beschreibung der Verklumpung von dunkler Materie im Universum. Diese Fortschritte ermöglichen es Wissenschaftlern, von den Lösungen der KI zu lernen und neue Perspektiven auf bekannte Probleme zu gewinnen. Die Quantenphysik, die sich mit den Eigenschaften von Objekten auf subatomarer Ebene befasst, bietet hier ein besonders spannendes Anwendungsfeld.

In der Quantenwelt sind Objekte durch einen mathematischen Zustand beschrieben, der die Wahrscheinlichkeit angibt, dass ein Objekt an einem bestimmten Ort gefunden wird. Ein faszinierendes Phänomen in diesem Bereich ist die Verschränkung, bei der zwei oder mehr Quantenobjekte einen gemeinsamen Zustand teilen. Diese Verschränkung kann sogar dann bestehen, wenn die Objekte räumlich getrennt sind, was zu sofortigen Wechselwirkungen führt, sobald eines der Objekte gemessen wird.

Die Vorstellung, dass Verschränkung nur bei Objekten möglich ist, die ursprünglich am selben Ort waren, wurde in den 1990er Jahren durch Experimente von Anton Zeilinger widerlegt. Zeilinger und sein Team zeigten, dass Verschränkung auch durch sogenannte Entanglement Swapping erreicht werden kann, bei dem zwei ursprünglich nicht verbundene Photonenpaare durch eine Reihe von Operationen miteinander verschränkt werden. Diese Erkenntnisse bilden heute die Grundlage für viele Anwendungen in der Quantenkommunikation und -technologie.

Mit der Entwicklung von PyTheus, einer Software, die auf der Programmiersprache Python basiert, hat das Team um Krenn neue Wege gefunden, um optische Experimente zu entwerfen. Diese Experimente werden durch mathematische Strukturen, sogenannte Graphen, dargestellt, die verschiedene Aspekte eines Experiments repräsentieren. Diese innovative Herangehensweise zeigt, wie KI die Grenzen des menschlichen Denkens erweitern kann, indem sie neue und unkonventionelle Lösungen für komplexe physikalische Probleme bietet.

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