Революционен напредък в квантовите изчисления се появи, който може драматично да ускори възможностите и приложенията на изкуствения интелект.
Изследователи от Технологичния университет Чалмърс в Швеция разработиха изключително ефективен усилвател, който представлява „най-чувствителния усилвател, който може да бъде създаден днес с помощта на транзистори“. Екипът е успял да намали консумацията на енергия до само една десета от тази, необходима за най-добрите съвременни усилватели, без компромис в производителността.
Иновацията идва от интелигентен дизайн, който се включва само при четене на данни от кубити. Това намалено енергопотребление помага да се минимизира смущението върху кубитите и може да позволи изграждането на по-големи и мощни квантови компютри. Четенето на квантова информация е изключително деликатно — дори леки температурни колебания, шум или електромагнитни смущения могат да доведат до загуба на квантовото състояние на кубитите. Тъй като усилвателите генерират топлина, която причинява декохерентност, изследователите търсят по-ефективни усилватели за кубити.
За разлика от други нискошумови усилватели, новото устройство работи на импулсен режим, активирайки се само когато е необходимо за усилване на кубити, вместо да остава постоянно включено. Тъй като квантовата информация се предава на импулси, ключово предизвикателство е било да се гарантира, че усилвателят се активира достатъчно бързо, за да поддържа темпото на четене на кубити. Екипът на Чалмърс решава този проблем, използвайки генетично програмиране за интелигентен контрол на усилвателя, което му позволява да реагира на входящи импулси от кубити само за 35 наносекунди.
Този напредък е от съществено значение за мащабирането на квантовите компютри, така че да могат да работят със значително повече кубити. С увеличаването на броя на кубитите, нараства и изчислителната мощ и способността на компютъра да обработва изключително сложни задачи. Въпреки това, по-големите квантови системи изискват повече усилватели, което води до по-голяма консумация на енергия и съответно до декохерентност на кубитите. „Това изследване предлага решение за бъдещото мащабиране на квантовите компютри, където топлината, генерирана от тези усилватели за кубити, е основен ограничаващ фактор“, казва проф. Ян Гран, професор по микровълнова електроника в Чалмърс.
Пробивът съвпада с последни изследвания, които показват, че дори квантови компютри с малък мащаб могат да подобрят работата на машинното обучение чрез нови фотонни квантови схеми. Тези открития подсказват, че днешните квантови технологии вече не са само експериментални — те вече могат да превъзхождат класическите системи при определени задачи.
Квантовите компютри имат потенциала да решават задачи, които са недостижими за най-мощните съвременни машини, отваряйки нови хоризонти в разработката на лекарства, киберсигурността, изкуствения интелект и логистиката. Ултраефективният усилвател, разработен в Чалмърс, се включва само когато е необходимо да се прочетат данни от кубитите. Благодарение на интелигентния си, базиран на импулси дизайн, той използва само една десета от енергията, необходима за най-добрите съвременни модели.
Много от сегашните големи езикови модели изискват над 1 милион GPU часа за обучение, докато квантовите невронни мрежи обещават по-ефективна обработка на сложни, високомерни набори от данни в сравнение с класическите невронни мрежи. Освен подобренията в скоростта, квантовите изчисления могат да революционизират изкуствения интелект чрез по-добри оптимизационни алгоритми, по-усъвършенствани симулации на модели и значително намалена консумация на енергия за обучение на AI модели.
„Очакваме първите значими пробиви в Квантовия AI да се появят до края на това десетилетие и началото на следващото, когато преминем от днешните шумни квантови устройства към квантови компютри с корекция на грешки и десетки до стотици логически кубити“, обяснява д-р Инес де Вега, ръководител на Quantum Innovation в IQM. „Тези машини ще ни позволят да излезем отвъд чисто експерименталните NISQ квантови алгоритми, отключвайки практически и потенциално неочаквани предимства за AI приложенията. Сливането на квантовите изчисления и изкуствения интелект има потенциал за огромно въздействие върху света. Квантовите технологии и AI заедно могат да решават проблеми, които класическите компютри не могат, правейки AI по-ефективен, по-бърз и по-мощен.“