Un progres remarcabil în domeniul calculului cuantic a apărut, care ar putea accelera dramatic capacitățile și aplicațiile inteligenței artificiale.
Cercetătorii de la Universitatea de Tehnologie Chalmers din Suedia au dezvoltat un amplificator extrem de eficient, descris drept „cel mai sensibil amplificator care poate fi construit astăzi folosind tranzistori”. Echipa a reușit să reducă consumul de energie la doar o zecime din cel necesar celor mai bune amplificatoare actuale, fără a compromite performanța.
Inovația provine dintr-un design inteligent care pornește amplificatorul doar atunci când se citește datele de la qubiți. Acest consum redus de energie ajută la minimizarea interferențelor cu qubiții și ar putea permite construirea unor computere cuantice mai mari și mai puternice. Citirea informației cuantice este extrem de delicată—chiar și cele mai mici fluctuații de temperatură, zgomot sau interferențe electromagnetice pot determina qubiții să-și piardă starea cuantică. Deoarece amplificatoarele generează căldură care cauzează decoerență, cercetătorii au urmărit să creeze amplificatoare de qubiți mai eficiente.
Spre deosebire de alte amplificatoare cu zgomot redus, noul dispozitiv este acționat prin impulsuri, activându-se doar atunci când este necesară amplificarea qubiților, nu funcționând continuu. Deoarece informația cuantică este transmisă în impulsuri, o provocare cheie a fost ca amplificatorul să se activeze suficient de rapid pentru a ține pasul cu citirea qubiților. Echipa Chalmers a rezolvat această problemă folosind programare genetică pentru a permite un control inteligent al amplificatorului, astfel încât acesta să răspundă la impulsurile de qubiți în doar 35 de nanosecunde.
Această inovație este esențială pentru scalarea computerelor cuantice, pentru a putea acomoda mult mai mulți qubiți. Pe măsură ce numărul de qubiți crește, crește și puterea de calcul a computerului și capacitatea sa de a rezolva calcule extrem de complexe. Totuși, sistemele cuantice mai mari necesită mai multe amplificatoare, ceea ce duce la un consum mai mare de energie, putând provoca decoerența qubiților. „Acest studiu oferă o soluție pentru viitoarea extindere a computerelor cuantice, unde căldura generată de aceste amplificatoare de qubiți reprezintă un factor limitativ major”, explică Jan Grahn, profesor de electronică de microunde la Chalmers.
Descoperirea coincide cu cercetări recente care demonstrează că și computerele cuantice de mici dimensiuni pot îmbunătăți performanța în învățarea automată, folosind circuite cuantice fotonice inovatoare. Aceste rezultate sugerează că tehnologia cuantică de astăzi nu mai este doar experimentală—poate deja depăși sistemele clasice în anumite sarcini.
Computerele cuantice au potențialul de a aborda probleme mult dincolo de capacitățile celor mai puternice mașini de astăzi, deschizând noi orizonturi în descoperirea de medicamente, securitate cibernetică, inteligență artificială și logistică. Amplificatorul ultra-eficient dezvoltat la Chalmers se activează doar atunci când este necesară citirea datelor de la qubiți. Datorită designului său inteligent, bazat pe impulsuri, consumă doar o zecime din energia necesară modelelor de top actuale.
Multe dintre modelele lingvistice mari actuale necesită peste 1 milion de ore GPU pentru antrenare, în timp ce rețelele neuronale cuantice promit o procesare mai eficientă a seturilor de date complexe și de înaltă dimensiune, comparativ cu rețelele neuronale clasice. Dincolo de îmbunătățirile de viteză, calculul cuantic ar putea revoluționa AI prin algoritmi de optimizare avansați, simulări de modele mai sofisticate și o reducere semnificativă a consumului de energie pentru antrenarea modelelor AI.
„Ne așteptăm ca primele descoperiri semnificative în domeniul AI Cuantice să apară până la sfârșitul acestui deceniu și începutul următorului, pe măsură ce trecem de la dispozitivele cuantice zgomotoase de astăzi la computere cuantice corectate de erori, cu zeci sau sute de qubiți logici”, explică dr. Ines de Vega, șefa departamentului de Inovație Cuantică la IQM. „Aceste mașini ne vor permite să depășim algoritmii cuantici NISQ pur experimentali, deschizând avantaje practice și, posibil, neașteptate pentru aplicațiile AI. Fuziunea dintre calculul cuantic și AI are potențialul unui impact masiv asupra lumii. Împreună, Cuantica și AI ar putea rezolva probleme pe care computerele clasice nu le pot aborda, făcând AI mai eficientă, mai rapidă și mai puternică.”