Szwedzcy naukowcy dokonali przełomu w dziedzinie komputerów kwantowych, który może radykalnie przyspieszyć zastosowania sztucznej inteligencji i zmienić sposób trenowania oraz wdrażania modeli AI.
24 czerwca 2025 roku zespół kierowany przez doktoranta Yin Zenga z Uniwersytetu Technologicznego Chalmersa zaprezentował wzmacniacz kubitów sterowany impulsowo, rozwiązujący jeden z największych problemów w skalowaniu komputerów kwantowych: zużycie energii i generowanie ciepła.
Innowacyjny wzmacniacz aktywuje się wyłącznie podczas odczytu informacji z kubitów, zużywając zaledwie jedną dziesiątą energii wymaganej przez najlepsze obecnie wzmacniacze, nie tracąc przy tym na wydajności. Tak znacząca redukcja zużycia energii pomaga zapobiegać utracie stanu kwantowego przez kubity – zjawisku znanemu jako dekoherencja, które od lat stanowiło poważne ograniczenie dla komputerów kwantowych.
"To najczulszy wzmacniacz, jaki można dziś zbudować z wykorzystaniem tranzystorów" – wyjaśnia Zeng, pierwszy autor publikacji w czasopiśmie IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. – "Udało nam się zredukować jego zużycie energii do zaledwie jednej dziesiątej tego, co wymagają najlepsze obecnie wzmacniacze, bez pogorszenia parametrów."
Zespół wykorzystał programowanie genetyczne do inteligentnego sterowania wzmacniaczem, umożliwiając mu reakcję na nadchodzące impulsy kubitów w zaledwie 35 nanosekund. Ta szybkość jest kluczowa, ponieważ informacja kwantowa przekazywana jest w impulsach, a wzmacniacz musi aktywować się wystarczająco szybko, by nadążyć za odczytem kubitów.
Profesor Jan Grahn, opiekun naukowy projektu, podkreśla: "To badanie oferuje rozwiązanie dla przyszłego skalowania komputerów kwantowych, gdzie generowane przez wzmacniacze kubitów ciepło stanowi poważne ograniczenie."
Konsekwencje dla AI są ogromne. Najnowsze eksperymenty naukowców z Uniwersytetu Wiedeńskiego wykazały, że nawet niewielkie komputery kwantowe mogą zwiększać wydajność uczenia maszynowego dzięki nowatorskim fotonicznym układom kwantowym. Wyniki sugerują, że dzisiejsza technologia kwantowa nie jest już wyłącznie eksperymentalna – już teraz może przynosić praktyczne korzyści w wybranych zastosowaniach AI.
Komputery kwantowe wykorzystują zasady mechaniki kwantowej, pozwalając kubitom istnieć w wielu stanach jednocześnie. Dzięki temu mogą rozwiązywać złożone problemy znacznie wykraczające poza możliwości komputerów klasycznych. Już 20 kubitów pozwala komputerowi kwantowemu reprezentować ponad milion różnych stanów jednocześnie.
Wraz ze wzrostem liczby kubitów moc obliczeniowa komputerów kwantowych rośnie wykładniczo, ale rosną też wyzwania związane z zarządzaniem ciepłem i zapobieganiem dekoherencji. Przełom zespołu z Chalmersa bezpośrednio odpowiada na te wyzwania, potencjalnie umożliwiając budowę większych, stabilniejszych systemów kwantowych zoptymalizowanych pod kątem zadań AI.
Eksperci przewidują, że AI wspierana przez komputery kwantowe może zrewolucjonizować takie dziedziny jak odkrywanie nowych leków, nauka o materiałach, modelowanie finansowe czy rozwiązywanie złożonych problemów optymalizacyjnych, które obecnie są nieosiągalne nawet dla najpotężniejszych superkomputerów.