1Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz, Erlangen, Alemania.
2Nexus for Quantum Technologies, Universidad de Ottawa, K1N 6N5, ON, Ottawa, Canadá.
3Centro de Computación Cuántica y Tecnología de la Comunicación (Consejo Australiano de Investigación), Centro de Dinámica Cuántica, Universidad Griffith, Brisbane, Australia.
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Resumen
Los fotones son el sistema físico elegido para realizar pruebas experimentales de los fundamentos de la mecánica cuántica. Además, la tecnología cuántica fotónica es un actor principal en la segunda revolución cuántica, y promete el desarrollo de mejores sensores, comunicaciones seguras y computación mejorada cuántica. Estos esfuerzos requieren generar estados cuánticos específicos o realizar tareas cuánticas de manera eficiente. El diseño de los experimentos ópticos correspondientes estuvo históricamente impulsado por la creatividad humana, pero recientemente se está automatizando con algoritmos informáticos avanzados e inteligencia artificial. Si bien se han realizado experimentalmente varios experimentos diseñados por computadora, este enfoque aún no ha sido adoptado ampliamente por la comunidad de óptica cuántica fotónica en general. Los principales obstáculos consisten en que la mayoría de los sistemas son de código cerrado, ineficientes o están dirigidos a casos de uso muy específicos que son difíciles de generalizar. Aquí, superamos estos problemas con un marco de descubrimiento digital de código abierto, PyTheus, altamente eficiente, que puede emplear una amplia gama de dispositivos experimentales de laboratorios cuánticos modernos para resolver diversas tareas. Esto incluye el descubrimiento de estados cuánticos altamente entrelazados, esquemas de medición cuántica, protocolos de comunicación cuántica, puertas cuánticas de múltiples partículas, así como la optimización de propiedades continuas y discretas de experimentos cuánticos o estados cuánticos. PyTheus produce diseños interpretables para problemas experimentales complejos que los investigadores humanos a menudo pueden conceptualizar fácilmente. PyTheus es un ejemplo de un marco poderoso que puede conducir a descubrimientos científicos, uno de los objetivos centrales de la inteligencia artificial en la ciencia. Esperamos que ayude a acelerar el desarrollo de la óptica cuántica y proporcione nuevas ideas en hardware y tecnología cuánticas.
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