Σουηδοί ερευνητές πέτυχαν μια σημαντική ανακάλυψη στην κβαντική πληροφορική, η οποία θα μπορούσε να επιταχύνει δραστικά τις εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης και να μεταμορφώσει τον τρόπο εκπαίδευσης και ανάπτυξης των μοντέλων AI.
Στις 24 Ιουνίου 2025, μια ομάδα με επικεφαλής τον υποψήφιο διδάκτορα Yin Zeng στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Chalmers παρουσίασε έναν ενισχυτή qubit που λειτουργεί με παλμούς, αντιμετωπίζοντας μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στην κλιμάκωση των κβαντικών υπολογιστών: την κατανάλωση ενέργειας και τη δημιουργία θερμότητας.
Ο καινοτόμος ενισχυτής ενεργοποιείται μόνο κατά την ανάγνωση πληροφοριών από τα qubits, καταναλώνοντας μόλις το ένα δέκατο της ενέργειας που απαιτούν οι καλύτεροι σημερινοί ενισχυτές, χωρίς να θυσιάζει την απόδοση. Αυτή η δραστική μείωση στην κατανάλωση ενέργειας βοηθά στην αποτροπή της απώλειας της κβαντικής κατάστασης των qubits—ένα φαινόμενο γνωστό ως αποσυνοχή—που αποτελεί βασικό περιοριστικό παράγοντα στην κβαντική υπολογιστική.
«Αυτός είναι ο πιο ευαίσθητος ενισχυτής που μπορεί να κατασκευαστεί σήμερα με τη χρήση τρανζίστορ», εξηγεί ο Zeng, πρώτος συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύτηκε στο IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. «Καταφέραμε να μειώσουμε την κατανάλωση ενέργειας στο ένα δέκατο αυτής που απαιτούν οι καλύτεροι σημερινοί ενισχυτές, χωρίς να θυσιάσουμε την απόδοση.»
Η ομάδα χρησιμοποίησε γενετικό προγραμματισμό για να επιτρέψει έξυπνο έλεγχο του ενισχυτή, επιτρέποντάς του να ανταποκρίνεται σε εισερχόμενους παλμούς qubit σε μόλις 35 νανοδευτερόλεπτα. Αυτή η ταχύτητα είναι κρίσιμη, καθώς η κβαντική πληροφορία μεταδίδεται με παλμούς και ο ενισχυτής πρέπει να ενεργοποιείται αρκετά γρήγορα ώστε να συμβαδίζει με την ανάγνωση των qubits.
Ο καθηγητής Jan Grahn, που επέβλεψε την έρευνα, σημειώνει: «Αυτή η μελέτη προσφέρει λύση στην μελλοντική κλιμάκωση των κβαντικών υπολογιστών, όπου η θερμότητα που παράγεται από αυτούς τους ενισχυτές qubit αποτελεί σημαντικό περιοριστικό παράγοντα.»
Οι επιπτώσεις για την τεχνητή νοημοσύνη είναι βαθιές. Πρόσφατα πειράματα από ερευνητές του Πανεπιστημίου της Βιέννης έδειξαν ότι ακόμη και μικρής κλίμακας κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να ενισχύσουν την απόδοση της μηχανικής μάθησης μέσω καινοτόμων φωτονικών κβαντικών κυκλωμάτων. Τα ευρήματά τους υποδηλώνουν ότι η σημερινή κβαντική τεχνολογία δεν είναι απλώς πειραματική—μπορεί ήδη να προσφέρει πρακτικά πλεονεκτήματα για συγκεκριμένες εφαρμογές AI.
Οι κβαντικοί υπολογιστές αξιοποιούν τις αρχές της κβαντομηχανικής, επιτρέποντας στα qubits να υπάρχουν ταυτόχρονα σε πολλαπλές καταστάσεις. Αυτό τους δίνει τη δυνατότητα να επεξεργάζονται πολύπλοκα προβλήματα πέρα από τις δυνατότητες των κλασικών υπολογιστών. Με μόλις 20 qubits, ένας κβαντικός υπολογιστής μπορεί να αναπαραστήσει πάνω από ένα εκατομμύριο διαφορετικές καταστάσεις ταυτόχρονα.
Καθώς οι κβαντικοί υπολογιστές επεκτείνονται με περισσότερα qubits, η υπολογιστική τους ισχύς αυξάνεται εκθετικά, αλλά αυξάνονται και οι προκλήσεις διαχείρισης θερμότητας και αποτροπής της αποσυνοχής. Η ανακάλυψη του Chalmers αντιμετωπίζει άμεσα αυτή την πρόκληση, ανοίγοντας τον δρόμο για την ανάπτυξη μεγαλύτερων και πιο σταθερών κβαντικών συστημάτων, ειδικά βελτιστοποιημένων για φόρτους εργασίας τεχνητής νοημοσύνης.
Οι ειδικοί προβλέπουν ότι η τεχνητή νοημοσύνη με ενίσχυση από κβαντικούς υπολογιστές θα μπορούσε να φέρει επανάσταση σε τομείς όπως η ανακάλυψη φαρμάκων, η επιστήμη υλικών, η χρηματοοικονομική μοντελοποίηση και η επίλυση πολύπλοκων προβλημάτων βελτιστοποίησης που σήμερα θεωρούνται αδύνατα ακόμη και για τους ισχυρότερους υπερυπολογιστές.