Digitale Entdeckung von 100 verschiedenen Quantenexperimenten mit PyTheus

Neuauflage von Plato

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Abstrakt

Photonen sind das physikalische System der Wahl, um experimentelle Tests der Grundlagen der Quantenmechanik durchzuführen. Darüber hinaus ist die photonische Quantentechnologie ein Hauptakteur der zweiten Quantenrevolution und verspricht die Entwicklung besserer Sensoren, sicherer Kommunikation und quantengestützter Berechnungen. Diese Bemühungen erfordern die Erzeugung spezifischer Quantenzustände oder die effiziente Durchführung von Quantenaufgaben. Die Gestaltung der entsprechenden optischen Experimente wurde in der Vergangenheit von menschlicher Kreativität vorangetrieben, wird jedoch in jüngster Zeit mit fortschrittlichen Computeralgorithmen und künstlicher Intelligenz automatisiert. Obwohl mehrere computergestützte Experimente experimentell durchgeführt wurden, wurde dieser Ansatz von der breiteren Gemeinschaft der photonischen Quantenoptik noch nicht umfassend übernommen. Die Haupthindernisse bestehen darin, dass die meisten Systeme Closed-Source-Systeme sind, ineffizient sind oder auf sehr spezifische Anwendungsfälle ausgerichtet sind, die sich nur schwer verallgemeinern lassen. Hier überwinden wir diese Probleme mit einem hocheffizienten Open-Source-Framework für digitale Entdeckungen, PyTheus, das eine breite Palette experimenteller Geräte aus modernen Quantenlabors zur Lösung verschiedener Aufgaben nutzen kann. Dazu gehört die Entdeckung hochverschränkter Quantenzustände, Quantenmessverfahren, Quantenkommunikationsprotokolle, Mehrteilchen-Quantengatter sowie die Optimierung kontinuierlicher und diskreter Eigenschaften von Quantenexperimenten oder Quantenzuständen. PyTheus erstellt interpretierbare Entwürfe für komplexe experimentelle Probleme, die menschliche Forscher oft leicht konzeptualisieren können. PyTheus ist ein Beispiel für ein leistungsstarkes Framework, das zu wissenschaftlichen Entdeckungen führen kann – eines der Kernziele der künstlichen Intelligenz in der Wissenschaft. Wir hoffen, dass es dazu beitragen wird, die Entwicklung der Quantenoptik zu beschleunigen und neue Ideen für Quantenhardware und -technologie zu liefern.

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► BibTeX-Daten

@article{RuizGonzalez2023digitaldiscoveryof, doi = {10.22331/q-2023-12-12-1204}, URL = {https://doi.org/10.22331/q-2023-12-12-1204}, title = {Digitale {D}Entdeckung von 100 verschiedenen {Quantum {E}Experimenten mit {P}y{T}heus}, Autor = {Ruiz-Gonzalez, Carlos und Arlt, S{“{o}}ren und Petermann, Jan und Sayyad, Sharareh und Jaouni, Tareq und Karimi, Ebrahim und Tischler, Nora und Gu, Xuemei und Krenn, Mario}, Zeitschrift = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, editor = {{Verein zur F{“{o}}rdung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, Volumen = {7}, Seiten = {1204}, Monat = Dez., Jahr = {2023} }

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Zeitstempel: 12. Dezember 2023

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