Satu kemajuan revolusioner dalam pengkomputeran kuantum telah muncul yang berpotensi mempercepatkan keupayaan dan aplikasi kecerdasan buatan (AI) secara dramatik.
Penyelidik di Universiti Teknologi Chalmers di Sweden telah membangunkan penguat yang sangat cekap yang mewakili "penguat paling sensitif yang boleh dibina hari ini menggunakan transistor." Pasukan ini berjaya mengurangkan penggunaan kuasanya kepada hanya satu persepuluh daripada keperluan penguat terbaik masa kini tanpa menjejaskan prestasi.
Inovasi ini hadir melalui rekaan pintar yang hanya diaktifkan apabila membaca data daripada qubit. Pengurangan penggunaan kuasa ini membantu meminimumkan gangguan terhadap qubit dan boleh membolehkan pembinaan komputer kuantum yang lebih besar dan berkuasa. Membaca maklumat kuantum adalah sangat sensitif—walaupun sedikit perubahan suhu, hingar, atau gangguan elektromagnet boleh menyebabkan qubit kehilangan keadaan kuantumnya. Oleh kerana penguat menjana haba yang menyebabkan dekoheren, para penyelidik telah berusaha membangunkan penguat qubit yang lebih cekap.
Tidak seperti penguat hingar rendah lain, peranti baharu ini beroperasi secara denyutan, hanya diaktifkan apabila diperlukan untuk penguatan qubit dan bukannya sentiasa dihidupkan. Oleh kerana maklumat kuantum dihantar dalam bentuk denyutan, cabaran utama adalah memastikan penguat ini diaktifkan dengan cukup pantas untuk mengikuti bacaan qubit. Pasukan Chalmers menangani cabaran ini dengan menggunakan pengaturcaraan genetik untuk membolehkan kawalan pintar ke atas penguat, membolehkannya bertindak balas kepada denyutan qubit yang masuk dalam hanya 35 nanodetik.
Kemajuan ini penting untuk meningkatkan skala komputer kuantum bagi menampung lebih banyak qubit. Apabila bilangan qubit meningkat, begitu juga dengan kuasa pengkomputeran dan keupayaan komputer untuk mengendalikan pengiraan yang sangat kompleks. Namun, sistem kuantum yang lebih besar memerlukan lebih banyak penguat, yang membawa kepada penggunaan kuasa lebih tinggi dan boleh menyebabkan dekoheren qubit. "Kajian ini menawarkan penyelesaian untuk peningkatan skala komputer kuantum pada masa hadapan di mana haba yang dijana oleh penguat qubit ini menjadi faktor penghad utama," kata Jan Grahn, profesor elektronik gelombang mikro di Chalmers.
Penemuan ini berlaku seiring dengan penyelidikan terkini yang menunjukkan bahawa walaupun komputer kuantum berskala kecil boleh meningkatkan prestasi pembelajaran mesin menggunakan litar kuantum fotonik baharu. Penemuan ini mencadangkan bahawa teknologi kuantum hari ini bukan sekadar eksperimen—ia sudah mampu mengatasi sistem klasik dalam tugas tertentu.
Komputer kuantum berpotensi menangani masalah yang jauh di luar jangkauan mesin paling berkuasa hari ini, membuka peluang dalam penemuan ubat, keselamatan siber, kecerdasan buatan, dan logistik. Penguat ultra-cekap yang dibangunkan di Chalmers hanya diaktifkan apabila tiba masa untuk membaca data daripada qubit. Terima kasih kepada rekaan pintar berasaskan denyutan, ia hanya menggunakan satu persepuluh kuasa yang diperlukan oleh model terbaik semasa.
Banyak model bahasa besar masa kini memerlukan lebih 1 juta jam GPU untuk dilatih, manakala rangkaian neural kuantum menjanjikan pemprosesan lebih cekap untuk set data kompleks dan berdimensi tinggi berbanding rangkaian neural klasik. Selain peningkatan kelajuan, pengkomputeran kuantum boleh merevolusikan AI melalui algoritma pengoptimuman yang dipertingkat, simulasi model yang lebih canggih, dan pengurangan penggunaan tenaga secara signifikan untuk melatih model AI.
"Kami menjangkakan kejayaan besar pertama dalam AI Kuantum akan muncul menjelang akhir dekad ini dan awal dekad seterusnya, apabila kita beralih daripada peranti kuantum bising hari ini kepada komputer kuantum pembetulan ralat dengan puluhan hingga ratusan qubit logik," jelas Dr. Ines de Vega, Ketua Inovasi Kuantum di IQM. "Mesin ini akan membolehkan kita melangkaui algoritma kuantum NISQ yang bersifat eksperimen semata-mata, membuka kelebihan praktikal dan mungkin tidak dijangka untuk aplikasi AI. Gabungan Pengkomputeran Kuantum dan AI berpotensi memberi impak besar kepada dunia. Kuantum dan AI bersama-sama boleh menyelesaikan masalah yang tidak dapat diselesaikan oleh komputer klasik, menjadikan AI lebih cekap, pantas, dan berkuasa."