É ciencia pura

Físico quântico robótico faz descobertas inéditas

Redação do Site Inovação Tecnológica -  25/02/2016

O algoritmo Melvin descobriu que os experimentos quânticos mais simples podem ser assimétricos, o contrário do que a intuição humana sinaliza. [Imagem: Robert Fickler/Universidade de Viena]

Cientista robótico

Como ninguém nega que o trabalho dos cientistas pode se tornar cansativo e tedioso em muitas ocasiões, tem havido um esforço contínuo na automação das tarefas mais chatas.

Isso está gerando avanços importantes no campo do aprendizado profundo e da inteligência artificial a serviço da ciência e da educação, levando até mesmo à criação dos primeiros robôs cientistas.

Ocorre que os resultados foram além de automatizar processos repetitivos: os programas e computadores podem fazer coisas que são difíceis e complicadas para os seres humanos.

Foi o que demonstraram Mario Krenn e seus colegas da Universidade de Viena, na Áustria, ao desenvolverem um algoritmo que projeta novos experimentos quânticos.

Além da intuição humana

Como a mecânica quântica nada tem de intuitiva, normalmente contrapondo-se à forma usual com que vemos o mundo, e como o computador não se baseia na intuição humana, o programa mostrou-se capaz de encontrar novas soluções desconhecidas.

"Depois de muitas tentativas frustradas de chegar a uma implementação experimental, chegamos à conclusão de que a nossa intuição sobre estes fenômenos parecia estar errada. Nós percebemos que, no final, estávamos apenas tentando arranjos aleatórios de blocos de construção quântica. E isso é o que um computador pode fazer bem - mas milhares de vezes mais rapidamente," explica Krenn.

Depois de algumas horas de cálculo, o programa - que a equipe batizou de Melvin - encontrou a receita para uma questão que a equipe não foi capaz de resolver. E a estrutura da receita surpreendeu.

"Suponha que eu queira construir um experimento para montar um estado quântico específico no qual estou interessado. Os seres humanos consideram intuitivamente configurações que refletem as simetrias do estado. No entanto, o Melvin descobriu que o estado mais simples pode ser assimétrico e, portanto, contra-intuitivo. Um ser humano provavelmente nunca iria chegar a essa solução," disse o professor Anton Zeilinger, coordenador da equipe.

 A equipe é uma das mais atuantes no campo da física quântica, detendo recordes de entrelaçamento quântico multidimensional e explorando as novas possibilidades de transmissão de dados por meio da luz torcida. [Imagem: Mario Krenn et al./Pnas]

Físico quântico robótico

Os físicos aplicaram a ideia a várias outras questões e agora têm dezenas de respostas novas e surpreendentes com que trabalhar.

O programa Melvin não só tenta arranjos aleatórios de componentes experimentais, mas também aprende a partir das tentativas anteriores bem-sucedidas, o que acelera significativamente a taxa de descoberta de soluções mais complexas. Ainda que nem sempre seja simples entender as receitas que ele gera.

"As soluções são difíceis de entender, mas fomos capazes de extrair alguns truques experimentais novos que não tinham sido pensados antes. Alguns desses experimentos concebidos pelo computador estão sendo construídos no momento em nossos laboratórios," diz Krenn.

No futuro, a equipe pretende aplicar seu "físico quântico robótico" para perguntas ainda mais gerais na física quântica, e espera que ele ajude a investigar novos fenômenos não acessíveis à intuição humana.

Bibliografia:

Automated Search for new Quantum Experiments
Mario Krenn, Mehul Malik, Robert Fickler, Radek Lapkiewicz, Anton Zeilinger
Physical Review Letters
Vol.: Accepted Paper
DOI: http://arxiv.org/abs/1509.02749