Švédští vědci dosáhli zásadního průlomu v oblasti kvantového počítání, který může dramaticky urychlit aplikace umělé inteligence a změnit způsob, jakým jsou AI modely trénovány a nasazovány.
Dne 24. června 2025 tým vedený doktorandem Yinem Zengem z Chalmersovy technické univerzity představil pulzně řízený zesilovač qubitů, který řeší jeden z největších problémů při škálování kvantových počítačů: spotřebu energie a tvorbu tepla.
Tento inovativní zesilovač se aktivuje pouze při čtení informací z qubitů a spotřebuje jen desetinu energie oproti nejlepším současným zesilovačům, aniž by ztrácel na výkonu. Takto výrazné snížení spotřeby pomáhá zabránit ztrátě kvantového stavu qubitů – jevu známému jako dekoherence – který dosud zásadně omezoval rozvoj kvantového počítání.
„Jde o nejcitlivější zesilovač, jaký lze dnes pomocí tranzistorů postavit,“ vysvětluje Zeng, první autor studie publikované v časopise IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. „Podařilo se nám snížit jeho spotřebu na pouhou desetinu oproti nejlepším současným zesilovačům, aniž bychom obětovali výkon.“
Tým využil genetické programování pro chytré řízení zesilovače, což mu umožňuje reagovat na příchozí pulzy z qubitů během pouhých 35 nanosekund. Tato rychlost je klíčová, protože kvantové informace jsou přenášeny v pulzech a zesilovač musí být schopen aktivovat se dostatečně rychle, aby udržel krok s čtením qubitů.
Profesor Jan Grahn, který výzkum vedl, dodává: „Tato studie nabízí řešení pro budoucí škálování kvantových počítačů, kde je právě teplo generované těmito zesilovači zásadním omezujícím faktorem.“
Dopady na AI jsou zásadní. Nedávné experimenty vědců z Vídeňské univerzity ukázaly, že i malé kvantové počítače mohou díky novým fotonickým kvantovým obvodům zlepšit výkon strojového učení. Jejich výsledky naznačují, že současná kvantová technologie už není jen experimentální – v konkrétních AI aplikacích může přinášet praktické výhody.
Kvantové počítače využívají principy kvantové mechaniky, které umožňují qubitům existovat současně ve více stavech. Díky tomu dokážou řešit složité úlohy, jež jsou pro klasické počítače nedosažitelné. Kvantový počítač s pouhými 20 qubity může reprezentovat více než milion různých stavů najednou.
S rostoucím počtem qubitů roste výpočetní výkon kvantových počítačů exponenciálně, ale zároveň se zvyšuje i problém s řízením tepla a prevencí dekoherence. Průlom z Chalmersu tento problém přímo řeší a může umožnit vývoj větších a stabilnějších kvantových systémů optimalizovaných přímo pro AI úlohy.
Odborníci předpovídají, že kvantem vylepšená AI by mohla způsobit revoluci v oblastech, jako je vývoj léčiv, materiálová věda, finanční modelování či složité optimalizační problémy, které jsou dnes neřešitelné i pro nejvýkonnější superpočítače.