AI|人工智能设计出了人类无法理解的量子实验( 二 ) 人工智能设计出了人类无法理

为加速研究进程，克雷恩先是编写了一套计算机程序，可以根据实验设置计算出实验结果，然后对程序进行了升级，将光学实验台上用来生成和操控光子的基础模块整合了进去，包括激光、非线性光学晶体、分光器、移项器、全息图等等。这套程序将这些模块进行随机混合和匹配，组合出了海量配置，并依次开展计算、输出结果。MELVIN就这么诞生了。“短短几小时内，这套程序就找出了我们这几位科学家耗费数月都没能找到的解决方案。”克雷恩指出， “那真是疯狂的一天，我至今都不敢相信这真的发生了。”
接下来，他又赋予了MELVIN更多的智慧。每次找到一种有用的配置， MELVIN都会将其加入自己的“工具箱” 。“这套算法会记住这些，并试着用它们来寻找更复杂的解决方法。”
但令克雷恩在维也纳那间咖啡馆里百思不得其解的，也正是“进化后”的MELVIN 。在MELVIN的实验“工具箱”中，克雷恩加入了两个晶体，每个都可以产生一对处于三维纠缠态的光子。克雷恩原本以为， MELVIN会找到一种实验配置，能够将这两组光子组合在一起，最多达到9个维度。但“它其实找到了一种非常罕见的解法，纠缠程度远比其它量子态都要高得多” 。
克雷恩最终发现， MELVIN其实使用了一种近三十年前由数支研究团队开发的技术。1991年，罗切斯特大学的三名研究人员设计出了其中一种实验方法。随后在1994年，塞林格和奥地利因斯布鲁克大学的同事们又设计出了另一种。从概念上来看，这些实验取得的结果都是相似的，不过塞林格设计的实验配置更简单、更容易理解一些。在该实验中，先由一枚晶体生成一组光子（A和B），这两个光子的行进路线会穿过另一枚晶体，产生光子C和D 。从第一枚晶体射出的光子A和第二枚晶体射出的光子C的行进路线会完全重合，都会到达同一个探测器，因此该探测器无法判断某个光子究竟是来自第一枚、还是第二枚晶体。光子B和光子D也是同理。

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移相器可以改变光子的相位。如果在两枚晶体之间放置一台移相器，并不断改变移相程度，就会在探测器处造成建设性干涉或破坏性干涉。假设每枚晶体每秒可以产生1000对光子；在产生建设性干涉时，探测器每秒可接收4000对光子；而在产生破坏性干涉时，接收到的光子数则为零，因为尽管单个晶体每秒产生的光子对数为1000 ，但整个系统却并未产生一个光子。
MELVIN的解法中也包含这样的重叠路线。令克雷恩感到困惑的是，他的算法中只有两枚晶体。MELVIN并未在实验一开始就使用这两枚晶体，而是将它们放进了一台干涉仪中（干涉仪可以将一个光子的行进路线一分为二、再合二为一）。花了一番功夫进行研究后，他意识到， MELVIN使用的实验设置相当于用到了不止两枚晶体，这样一来便可产生更高维度的纠缠态了。
除了生成复杂的纠缠态之外，使用两枚以上晶体的实验配置还可以实现塞林格在1994年用两枚晶体开展的实验的“泛化”版本。克雷恩在多伦多大学的同事埃弗瑞姆?斯坦伯格对人工智能的研究结果深感震惊。“就我所知，这种泛化是人类仅凭自己之力永远也想象不出、也实现不了的。”