Quantencomputer benötigen sorgfältig entworfene Schaltungen, um nützliche Algorithmen auf begrenzter Hardware auszuführen. Forschende gaben Claude in einfacher Sprache formulierte Spezifikationen für acht solcher Schaltungen, die aus Chemie, Optimierung, Physiksimulation und Zahlentheorie stammen, zusammen mit einem automatisierten Auswerter, der jeden Entwurf prüft und bewertet. Weitgehend selbstständig arbeitend fand Claude Entwürfe, die die besten veröffentlichten Schaltungen verbessern, in einigen Fällen um eine Größenordnung oder mehr.
Solche Verbesserungen verringern die Quantenressourcen, die nützliche Anwendungen benötigen, erheblich, sodass praktische Quantencomputer möglicherweise früher kommen als bisher erwartet. Die Arbeit wurde von Andi Gu im Rahmen des STEM Fellows Program von Anthropic geleitet, mit Betreuung durch Alek Kemeny, Quantenphysiker bei Anthropic, in Zusammenarbeit mit Susanne Yelin (Harvard University) und Mikhail Lukin (Harvard University und Qu Era Computing).
Anders als klassische Bits, die entweder 0 oder 1 sind, können Qubits aus einzelnen Atomen, supraleitenden Schaltkreisen oder Lichtteilchen gebaut werden. Sie nutzen Phänomene wie die Superposition, wodurch sie Informationen so verarbeiten können, dass schwierige Probleme in Chemie, Materialwissenschaft und Zahlentheorie lösbar werden könnten. Heutige Maschinen haben nur einige hundert bis tausend Qubits und reagieren stark auf Störungen, sodass sich kleine Fehler summieren und zu falschen Ergebnissen führen. Da Qubits und Rechenzeit knapp sind, entwerfen Forschende Algorithmen neu, um weniger Ressourcen zu benötigen.
Ein anschauliches Beispiel ist die Simulation von FeMoco, dem Eisen-Schwefel-Cluster im Zentrum der Nitrogenase, dem Enzym, mit dem Bakterien Stickstoff in Ammoniak umwandeln. 2017 schätzten Forschende, dass ein Quantencomputer rund 50 Billionen Toffoli-Gatter benötigen würde, um dessen Grundzustandsenergie zu berechnen. Durch algorithmische Fortschritte ist diese Zahl auf etwa 340 Millionen gesunken, eine Verringerung um rund das 150.000-Fache, was einigen Stunden Rechenzeit auf einer künftigen Maschine mit etwa drei Millionen physikalischen Qubits entspricht. Der Großteil dieses Gewinns stammt aus der Neugestaltung der Schaltungen statt aus besserer Hardware, weshalb Claudes Fähigkeit, klassische Algorithmen zu optimieren, hier vielversprechend ist.
Quelle: Hacker News · Zusammengefasst von HeadlinesBriefing