Квантовым компьютерам понадобятся тщательно спроектированные схемы, чтобы выполнять полезные алгоритмы на ограниченном оборудовании. Исследователи передали Claude описания восьми таких схем на простом языке, взятых из химии, оптимизации, моделирования физических процессов и теории чисел, а также автоматизированный оценщик, который проверяет каждую конструкцию и выставляет ей оценку. Работая в основном самостоятельно, Claude нашёл конструкции, которые превосходят лучшие опубликованные схемы, а в некоторых случаях — на порядок или более.
Такие улучшения существенно сокращают квантовые ресурсы, необходимые для полезных приложений, поэтому практичные квантовые компьютеры могут появиться раньше, чем ожидалось. Работу возглавил Andi Gu в рамках программы STEM Fellows Program компании Anthropic при наставничестве Alek Kemeny, квантового физика Anthropic, в сотрудничестве с Susanne Yelin (Гарвардский университет) и Mikhail Lukin (Гарвардский университет и Qu Era Computing).
В отличие от классических битов, которые равны 0 или 1, кубиты можно создавать из отдельных атомов, сверхпроводящих цепей или частиц света. Они используют такие явления, как суперпозиция, что позволяет обрабатывать информацию так, чтобы сложные задачи в химии, материаловедении и теории чисел стали решаемыми. Современные машины имеют лишь сотни или тысячи кубитов и крайне чувствительны к шуму, поэтому мелкие ошибки накапливаются и дают неверные ответы. Поскольку кубиты и время вычислений дефицитны, исследователи перерабатывают алгоритмы, чтобы использовать меньше ресурсов.
Наглядный пример — моделирование FeMoco, железо-серного кластера в сердце нитрогеназы, фермента, с помощью которого бактерии превращают азот в аммиак. В 2017 году исследователи оценили, что квантовому компьютеру для расчёта энергии основного состояния понадобится около 50 триллионов Toffoli-вентилей. Благодаря алгоритмическим достижениям эта оценка снизилась примерно до 340 миллионов, то есть примерно в 150 000 раз, что соответствует нескольким часам вычислений на будущей машине с примерно тремя миллионами физических кубитов. Большая часть этого выигрыша получена за счёт перепроектирования схем, а не улучшения оборудования, поэтому способность Claude оптимизировать классические алгоритмы здесь выглядит многообещающе.
Источник: Hacker News · Сводку подготовил HeadlinesBriefing