Η Anthropic λέει ο Claude Mythos 5 σχεδιασμένα κβαντικά κυκλώματα που ξεπερνούν τα καλύτερα δημοσιευμένα σχέδια

Η Anthropic λέει ότι το μοντέλο της Claude Mythos 5 έχει σχεδιάσει κβαντικά κυκλώματα που βελτιώνουν τα καλύτερα σχέδια που έχουν δημοσιευτεί προηγουμένως σε επτά από οκτώ υπολογιστικές εργασίες, σε ορισμένες περιπτώσεις κατά τάξη μεγέθους ή περισσότερο. Ο ισχυρισμός, που διατυπώθηκε σε μια ερευνητική ανάρτηση που δημοσιεύθηκε την Παρασκευή και μια εργασία 46 σελίδων που υποβλήθηκε στο arXiv στις 15 Οκτωβρίου, είναι η πιο συγκεκριμένη απόδειξη του εργαστηρίου μέχρι τώρα ότι τα μεγάλα γλωσσικά μοντέλα μπορούν να παράγουν πρωτότυπα επιστημονικά σχέδια αντί να συνοψίσουν την υπάρχουσα γνώση.

Η εργασία ηγήθηκε από τον Andi Gu μέσω του προγράμματος STEM Fellows της Anthropic, με καθοδήγηση από τον κβαντικό φυσικό Anthropic Alek Kemeny και σε συνεργασία με τους φυσικούς του Χάρβαρντ Susanne Yelin και Mikhail Lukin, ο οποίος είναι επίσης ιδρυτής της εταιρείας κβαντικών υπολογιστών QuEra. Η εφημερίδα, με τίτλο «Ανακαλύπτοντας κβαντικά κυκλώματα αιχμής με μεγάλα γλωσσικά μοντέλα», έχει 46 σελίδες με 10 σχήματα και έξι πίνακες, σύμφωνα με το Unite.AI, το οποίο ήταν από τα πρώτα καταστήματα που ανέφεραν τα αποτελέσματα λεπτομερώς μαζί με το The Quantum Insider και το Interesting Engineering.

Οι οκτώ εργασίες είναι υπολογιστικές πρωτόγονες - οι βασικές ρουτίνες από τις οποίες δημιουργούνται μεγαλύτεροι κβαντικοί αλγόριθμοι - που καλύπτουν τη χημεία, τη βελτιστοποίηση, την κβαντική προσομοίωση, τη θεωρία αριθμών και τον αριθμητικό υπολογισμό. Σύμφωνα με την περίληψη της εργασίας, σε επτά από τις οκτώ εργασίες τα κυκλώματα που ανακαλύφθηκαν μειώνουν σημαντικά τόσο το πλήθος των πυλών Toffoli όσο και το πλήθος των qubit σε σχέση με την τελευταία λέξη της τεχνολογίας, ενώ το όγδοο απέδωσε μια εντελώς νέα αναστρέψιμη αρχιτεκτονική για αρθρωτή αναστροφή πρωτεύοντος πεδίου.

Για τη συνεχή κάλυψη των ερευνητικών αποτελεσμάτων της Anthropic και την ευρύτερη κούρσα για την εφαρμογή της τεχνητής νοημοσύνης στην επιστήμη, ακολουθήστε την κάλυψη των έκτακτων ειδήσεων AI καθώς αναπτύσσεται το πεδίο.

Πώς λειτουργεί ο κλειστός βρόχος

Η διαδικασία σχεδιασμού είναι ένας εξελικτικός βρόχος στον οποίο το γλωσσικό μοντέλο προτείνει κυκλώματα και ένας ανεξάρτητος αξιολογητής τα ελέγχει. Τα κβαντικά κυκλώματα μπορούν να γραφτούν ως συνηθισμένος κώδικας, έτσι ο Claude Mythos 5 υπέβαλε σχέδια ως προγράμματα Python, έλαβε σχόλια ορθότητας και βαθμολογία από τον αξιολογητή και αναθεωρήθηκε — χωρίς ανθρώπινη συμβολή μεταξύ των γύρων.

Το σκορ είναι σκόπιμα απλό: ο αριθμός των qubit πολλαπλασιάζεται με τον αριθμό των πυλών. Αυτό το προϊόν χρησιμεύει ως πληρεξούσιος για το πόσο χρόνο θα χρειαζόταν για να τρέξει ένα κύκλωμα σε έναν μελλοντικό κβαντικό υπολογιστή και δίνει στο μοντέλο έναν αντικειμενικό στόχο για να πιέσει προς τα κάτω.

Τα κβαντικά κυκλώματα επιβάλλουν επίσης περιορισμούς που δεν επιβάλλει το συνηθισμένο λογισμικό. Ένα κύκλωμα δεν μπορεί να διακλαδωθεί στις αποφάσεις if-then, γιατί εκτελείται σε μια υπέρθεση πολλών εισόδων ταυτόχρονα και πρέπει να περιέχει τις πράξεις για κάθε διαδρομή κάθε φορά που εκτελείται. Δεν μπορεί επίσης να απορρίψει πληροφορίες, καθώς κάθε βήμα πρέπει να είναι αναστρέψιμο — τα ενδιάμεσα αποτελέσματα πρέπει να αποθηκεύονται ή να "μη υπολογιστούν" εκτελώντας τον υπολογισμό που τα παρήγαγε αντίστροφα, με κόστος σε πρόσθετες πύλες. Αυτοί οι περιορισμοί επιβάλλουν μια αντιστάθμιση μεταξύ του πλήθους qubit και του χρόνου εκτέλεσης, που είναι ακριβώς η αντιστάθμιση που αναδιαμορφώθηκαν τα σχέδια του Claude.

Ένα τρέξιμο 53 ωρών παράγει έναν νέο αρθρωτό αλγόριθμο αντιστροφής

Η πρώτη λεπτομερής ανακάλυψη αφορά την προσθήκη σημείων, τη λειτουργία πυρήνα σε κβαντικούς αλγόριθμους για το πρόβλημα διακριτού λογαρίθμου ελλειπτικής καμπύλης και ένα από τα τυπικά σημεία αναφοράς του πεδίου. Το μεγαλύτερο μέρος του κόστους του βρίσκεται σε ένα μόνο βήμα — η αρθρωτή αναστροφή, η περιτυλιγμένη έκδοση της διαίρεσης που χρησιμοποιείται στην αριθμητική της ελλειπτικής καμπύλης.

Σύμφωνα με την ανάρτηση του Anthropic, ο Claude έλαβε μια σύντομη περιγραφή μιας παραγράφου που εξηγούσε τον μαθηματικό κανόνα και τον τρόπο με τον οποίο ο αξιολογητής θα βαθμολογούσε κάθε σχέδιο και στη συνέχεια εργάστηκε για 53 ώρες με ελάχιστη ανθρώπινη παρέμβαση προτού καταλήξει σε μια πραγματικά νέα προσέγγιση. Οι κλασικοί υπολογιστές χειρίζονται αποτελεσματικά τη σπονδυλωτή αναστροφή με μια μέθοδο που ονομάζεται divsteps, αλλά αυτή η μέθοδος δεν είχε ποτέ αποδώσει ένα πρακτικό κβαντικό κύκλωμα, επειδή η αντιστρεψιμότητα αναγκάζει το κύκλωμα να καταγράφει ποια λειτουργία επιλέχθηκε σε κάθε επανάληψη — και η αποθήκευση αυτού του ιστορικού διακλάδωσης απαιτεί τεράστιο αριθμό επιπλέον qubits.

Η επίγνωση του Claude ήταν ότι η εγγραφή μπορεί να μην χρειάζεται να αποθηκευτεί καθόλου: οι πληροφορίες του κλάδου θα μπορούσαν να αποκωδικοποιηθούν αργότερα επιθεωρώντας το ζεύγος των αριθμών που παράγονται σε κάθε επανάληψη. Οι πρώιμοι κανόνες αποκωδικοποίησης λειτούργησαν σε μικρές δοκιμαστικές περιπτώσεις, αλλά απέτυχαν στο πλήρες μέγεθος του προβλήματος των 256 bit, αναφέρει η ανάρτηση. Στη συνέχεια, το μοντέλο απέδειξε μια σειρά από νέες αλγεβρικές ταυτότητες σχετικά με την επανάληψη, εξήγαγε έναν ακριβή τύπο αποκωδικοποίησης, τον επικύρωσε σε μεγάλης κλίμακας αριθμητικές προσομοιώσεις και επισημοποίησε την αξίωση στον βοηθό Lean proof.

Το αποτέλεσμα, λέει η Anthropic, είναι η πρώτη αναστρέψιμη εφαρμογή divsteps χωρίς αποθηκευμένο ιστορικό διακλάδωσης. Επειδή η αποκωδικοποίηση εξοικονομεί qubits αλλά κοστίζει χρόνο εκτέλεσης, ο Claude δημιούργησε μια οικογένεια σχεδίων κατά μήκος των συνόρων μεταξύ των δύο. Ένα κύκλωμα αυτής της οικογένειας χρησιμοποιεί 12% περισσότερα qubits αλλά 17 φορές λιγότερες πύλες από το μικρότερο προηγούμενο σχέδιο. η ανάρτηση ονομάζει τα καλύτερα προηγούμενα δημοσιευμένα σχέδια ως Schrottenloher (2026) και Luo et al. (2026).

Ένας 12x φθηνότερος αποκωδικοποιητής για κβαντική βελτιστοποίηση

Η δεύτερη ανακάλυψη στοχεύει την αποκωδικοποιημένη κβαντική συμβολομετρία (DQI), που περιγράφεται στη δημοσίευση ως ένας από τους ισχυρότερους γνωστούς υποψηφίους για μια υπερπολυωνυμική κβαντική επιτάχυνση. Το πιο ακριβό βήμα του αλγόριθμου είναι ένας αποκωδικοποιητής διόρθωσης σφαλμάτων και οι εκτιμήσεις των ερευνητών της Google Quantum AI που αναφέρονται στην ανάρτηση υποδηλώνουν ότι μια συγκεκριμένη περίπτωση του βέλτιστου προβλήματος πολυωνυμικής τομής θα διαρκούσε περίπου τρεις μήνες στον υπερυπολογιστή Frontier έναντι περίπου μίας ώρας σε έναν μελλοντικό κβαντικό υπολογιστή - με το μεγαλύτερο μέρος αυτής της ώρας να αφιερώνεται στο Reeding–S.

Το προηγούμενο κύκλωμα αποκωδικοποιητή τελευταίας τεχνολογίας κατασκευάστηκε με βάση τον εκτεταμένο ευκλείδειο αλγόριθμο, του οποίου ο αριθμός βημάτων εξαρτάται από την είσοδο, αναγκάζοντας ένα κβαντικό κύκλωμα να επεκτείνει τον υπολογισμό στη χειρότερη περίπτωση και να εκτελέσει κάθε λειτουργία σε κάθε γύρο. Αντίθετα, ο Claude οργάνωσε το κύκλωμά του γύρω από την αποκωδικοποίηση Berlekamp–Massey, η οποία εκτελεί την ίδια δουλειά κάθε γύρο. Κάνοντας αυτό το αναστρέψιμο δημιούργησε ένα πρόβλημα μνήμης, το οποίο το μοντέλο έλυσε στατιστικά: έγραψε έναν προσομοιωτή υψηλής ταχύτητας και έτρεξε 403 εκατομμύρια αποκωδικοποιήσεις δειγμάτων για να μετρήσει πόσο συχνά εμφανίζονται εξαιρετικές τιμές. Σχεδόν κάθε εκτέλεση χρειαζόταν για εξοικονόμηση το πολύ μίας τιμής, επομένως το κύκλωμα δεσμεύει 19 qubits αντί για 665 που θα απαιτούσε ένας σχεδιασμός στη χειρότερη περίπτωση, με αποτυχία περίπου μίας εκτέλεσης στις 10.000 - ποσοστό που λέει η ανάρτηση είναι αρκετά εντός του προϋπολογισμού σφάλματος της εργασίας. Οι βελτιστοποιήσεις μείωσαν τον αριθμό των πυλών του αποκωδικοποιητή κατά 12 σε σχέση με την προηγούμενη κατασκευή της Google, μέσω αλλαγών στη μέθοδο, την αρχιτεκτονική και τα επίπεδα προϋπολογισμού πόρων.

Γιατί έχει σημασία — και τι δεν αποδεικνύει

Για να δείξουμε τα διακυβεύματα, η ανάρτηση του Anthropic αφηγείται την ιστορία του FeMoco, του συμπλέγματος σιδήρου-θείου στην καρδιά της νιτρογενάσης, του ενζύμου που χρησιμοποιούν τα βακτήρια για να μετατρέψουν το άζωτο σε αμμωνία. Το 2017, οι ερευνητές υπολόγισαν ότι ο υπολογισμός της ενέργειας επίγειας κατάστασης του FeMoco θα απαιτούσε περίπου 50 τρισεκατομμύρια πύλες Toffoli. μια σειρά αλγοριθμικών προόδων για οκτώ χρόνια έφερε την εκτίμηση σε περίπου 340 εκατομμύρια — μια μείωση 150.000 φορές που αντιστοιχεί σε λίγες ώρες υπολογισμού σε μια μελλοντική μηχανή με περίπου τρία εκατομμύρια φυσικά qubits. Η αντίθεση που κάνει η εταιρεία είναι αμβλύ: αυτή η 150.000-πλάσια βελτίωση χρειάστηκε πολλές ερευνητικές ομάδες οκτώ χρόνια, ενώ το αποτέλεσμα της ελλειπτικής καμπύλης προέκυψε από ένα μόνο τρέξιμο 53 ωρών.

Οι επιφυλάξεις είναι εξίσου σαφείς. Οι σημερινοί κβαντικοί υπολογιστές έχουν μόνο εκατοντάδες έως χιλιάδες qubits και αυτά τα qubits είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στο θόρυβο, επομένως πρόκειται για σχέδια για μελλοντικό υλικό και όχι για επιδείξεις σε μηχανές εργασίας. Και τα αποτελέσματα είναι οι ίδιοι οι ισχυρισμοί της Anthropic, αν και υποστηρίζονται από λιτές αποδείξεις, αριθμητική επικύρωση και έναν ανεξάρτητο αξιολογητή. Ο ευρύτερος ομότιμος έλεγχος του χαρτιού arXiv μόλις αρχίζει.

Το Anthropic αναφέρει επίσης ένα πρώιμο μοτίβο συμπεριφοράς που αξίζει να σημειωθεί: στα αρχικά πειράματα ο Claude ήταν συντηρητικός, επανειλημμένα διπλο και τριπλό έλεγχο των καλά υποστηριζόμενων αποτελεσμάτων και προτιμούσε γνωστές προσεγγίσεις. Η ομάδα αντιμετώπισε αυτό απαιτώντας πολλά ποιοτικά διαφορετικά σχέδια παράλληλα και ωθώντας περιστασιακά το μοντέλο να διευρύνει την αναζήτησή του - η ίδια προσοχή, σημειώνει η ανάρτηση, που ώθησε τις Lean αποδείξεις στην πρώτη θέση.

Η δηλωμένη προοπτική της εταιρείας είναι ότι η τεχνητή νοημοσύνη θα μπορούσε τελικά να βελτιστοποιήσει από κοινού κάθε στοιχείο ενός κβαντικού υπολογιστή με διορθωμένα σφάλματα, από τον αλγόριθμο μέχρι το υλικό, για ένα συγκεκριμένο πρόβλημα. Εάν τα αποτελέσματα αντέχουν, το χαρτί μπορεί να θυμάται λιγότερο για οποιοδήποτε μεμονωμένο κύκλωμα παρά για την απόδειξη ότι ένα μοντέλο γλώσσας μπορεί να κρατήσει το δικό του σε έναν από τους πιο απαιτητικούς κλάδους σχεδιασμού της πληροφορικής.

Μείνετε μπροστά από την τεχνητή νοημοσύνη

Ο κβαντικός υπολογιστής, τα μοντέλα συνόρων και οι ερευνητικές ανακαλύψεις μεταξύ τους κινούνται γρήγορα. Διαβάστε περισσότερα νέα AI στο AI Buzz Wire.

Διαβάστε περισσότερα νέα AI →