IA reduz problema quântico de 100 mil equações p’ra quatro

O sistema simplificado pode mudar o conceito atual de soluções na fisica quântica

Pesquisadores da Universidade de Bolonha, na Itália, usaram inteligência artificial (IA) para constatar um modelo de fisica quântica quase insolúvel. Sendo assim eles minimizaram um modelo de supercondutividade com mais de 100 mil equações em apenas quatro.

Esse trabalho pode revolucionar o padrão de como os físicos investigam sistemas abstratos contendo muitos elétrons em interação, como redes neurais artificiais ou dispositivos capazes de gerar energia limpa. O professor Domênico Di Sante autor do estudo posiconou:

Começamos com esse enorme objeto com todas essas equações diferenciais acopladas, cada uma representando pares de elétrons emaranhados. Então, utilizamos aprendizagem de máquina para transformá-lo em algo tão pequeno que você pode contar nos dedos.

Modelo de Hubbard

A supercondutividade toma forma quando uma corrente de elétrons flui livremente por um material, perdendo praticamente nenhuma energia à medida que se move de um ponto ao outro. A trava é que essa dança dos elétrons não ocorre em sincronia, tornando seu comportamento quântico imprevisível.

O modelo de Hubbard é um sistema matemático plasmado há décadas p’ra trazer para lógica o movimento confuso dos elétrons em uma rede de átomos com precisão.

Originalmente, esse modelo possui mais 100 mil equações usadas para demonstrar como o comportamento dos elétrons dá origem às fases da matéria, servindo como base para a criação de sistemas quânticos mais complexos. O professor pontua:

Utilizando inteligência artificial, nós conseguimos reduzir esse número de equações para apenas quatro. Nosso programa é essencialmente uma máquina avançada que consegue fazer cálculos impressionantes e que tem o poder de descobrir padrões ocultos.

Treinamento pesado

Para treinar o programa de inteligência artificial foi preciso de esforços semanais na programação e poder computacional. No entanto, agora há um software que pode ser adaptado para trabalhar na solução de outros problemas quânticos sem ter que começar do ponto zero.

Os cientistas esperam que esse sistema simplificado possa ser usado para testar adequações de materiais condutores, com aplicações voltadas para trazer energia limpa ou desenvolver projetos de materiais que dão supercondutividade em temperatura ambiente. Di sante pontua:

O teste real será observar se essa abordagem funciona em sistemas quânticos mais complexos, como em materiais nos quais os elétrons interagem a longas distâncias, incluindo algoritmos capazes de prever a mudança de temperatura de materiais, ou em abordagens mais avançadas, como na neurociência e cosmologia.