Шведские исследователи совершили значительный прорыв в области квантовых вычислений, который может радикально ускорить приложения искусственного интеллекта и изменить подходы к обучению и внедрению ИИ-моделей.
24 июня 2025 года команда под руководством докторанта Инь Цзэна из Технологического университета Чалмерса представила импульсный усилитель кубитов, решающий одну из главных проблем масштабирования квантовых компьютеров: энергопотребление и выделение тепла.
Инновационный усилитель активируется только при считывании информации с кубитов, потребляя всего одну десятую энергии по сравнению с лучшими современными усилителями, не уступая им по производительности. Такое резкое снижение энергопотребления помогает предотвратить потерю квантового состояния кубитов — явление, известное как декогеренция, которое долгое время ограничивало развитие квантовых вычислений.
«Это самый чувствительный усилитель, который сегодня можно создать на транзисторах», — объясняет Инь Цзэн, первый автор исследования, опубликованного в IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. — «Нам удалось снизить энергопотребление до одной десятой по сравнению с лучшими современными усилителями без потери производительности».
Команда использовала генетическое программирование для интеллектуального управления усилителем, позволяя ему реагировать на входящие импульсы кубитов всего за 35 наносекунд. Такая скорость критически важна, поскольку квантовая информация передаётся в виде импульсов, и усилитель должен включаться достаточно быстро, чтобы не отставать от процесса считывания кубитов.
Профессор Ян Гран, руководивший исследованием, отмечает: «Это исследование предлагает решение для будущего масштабирования квантовых компьютеров, где выделяемое этими усилителями тепло является одним из главных ограничивающих факторов».
Влияние на ИИ может быть огромным. Недавние эксперименты учёных Венского университета показали, что даже маломасштабные квантовые компьютеры способны повышать эффективность машинного обучения с помощью новых фотонных квантовых схем. Их результаты свидетельствуют о том, что современные квантовые технологии уже выходят за рамки экспериментов и способны приносить практическую пользу для определённых задач искусственного интеллекта.
Квантовые компьютеры используют принципы квантовой механики, позволяя кубитам находиться сразу в нескольких состояниях. Это даёт им возможность решать сложные задачи, недоступные классическим компьютерам. К примеру, квантовый компьютер с 20 кубитами может одновременно представлять более миллиона различных состояний.
По мере увеличения числа кубитов вычислительная мощность квантовых компьютеров растёт экспоненциально, но возрастают и сложности с управлением теплом и предотвращением декогеренции. Прорыв учёных из Чалмерса напрямую решает эту проблему, открывая путь к созданию более крупных и стабильных квантовых систем, специально оптимизированных для задач искусственного интеллекта.
Эксперты прогнозируют, что квантовый ИИ может революционизировать такие области, как разработка лекарств, материаловедение, финансовое моделирование и решение сложных оптимизационных задач, которые сегодня недоступны даже самым мощным суперкомпьютерам.