Prelomový pokrok v oblasti kvantového počítania by mohol dramaticky urýchliť schopnosti a využitie umelej inteligencie.
Vedci z Chalmersovej univerzity technológií vo Švédsku vyvinuli mimoriadne efektívny zosilňovač, ktorý predstavuje „najcitlivejší zosilňovač, aký je dnes možné postaviť s využitím tranzistorov“. Tím dokázal znížiť jeho spotrebu energie na jednu desatinu oproti najlepším dnešným zosilňovačom bez straty výkonu.
Inovácia spočíva v inteligentnom dizajne, ktorý sa zapína len pri čítaní údajov z qubitov. Takto znížená spotreba energie pomáha minimalizovať rušenie qubitov a mohla by umožniť stavbu väčších a výkonnejších kvantových počítačov. Čítanie kvantových informácií je mimoriadne citlivé – aj mierne výkyvy teploty, šum alebo elektromagnetické rušenie môžu spôsobiť stratu kvantového stavu qubitov. Keďže zosilňovače generujú teplo, ktoré spôsobuje dekoherenciu, výskumníci sa snažia vyvinúť efektívnejšie zosilňovače pre qubity.
Na rozdiel od iných nízkošumových zosilňovačov je nové zariadenie riadené pulzmi a aktivuje sa len vtedy, keď je potrebné zosilniť signál z qubitu, namiesto nepretržitej prevádzky. Keďže kvantové informácie sa prenášajú v pulzoch, kľúčovou výzvou bolo zabezpečiť, aby sa zosilňovač aktivoval dostatočne rýchlo na to, aby stíhal čítanie qubitov. Tím z Chalmersu tento problém vyriešil použitím genetického programovania, ktoré umožňuje inteligentné riadenie zosilňovača a jeho reakciu na prichádzajúce pulzy z qubitov už za 35 nanosekúnd.
Tento pokrok je kľúčový pre škálovanie kvantových počítačov na výrazne väčší počet qubitov. S rastúcim počtom qubitov rastie aj výpočtová sila a schopnosť riešiť mimoriadne zložité úlohy. Väčšie kvantové systémy však potrebujú viac zosilňovačov, čo vedie k vyššej spotrebe energie a riziku dekoherencie. „Táto štúdia ponúka riešenie pre budúce rozširovanie kvantových počítačov, kde teplo generované týmito zosilňovačmi qubitov predstavuje zásadný limitujúci faktor,“ hovorí profesor mikrovlnnej elektroniky na Chalmersovej univerzite Jan Grahn.
Tento prelom prichádza súčasne s výskumom, ktorý ukazuje, že aj malé kvantové počítače môžu zvýšiť výkon strojového učenia vďaka novým fotonickým kvantovým obvodom. Tieto zistenia naznačujú, že dnešná kvantová technológia už nie je len experimentálna – v určitých úlohách dokáže prekonať klasické systémy.
Kvantové počítače majú potenciál riešiť problémy ďaleko za hranicami možností dnešných najvýkonnejších strojov, čo otvára nové možnosti v objavovaní liekov, kybernetickej bezpečnosti, umelej inteligencii či logistike. Ultraefektívny zosilňovač vyvinutý na Chalmersovej univerzite sa zapína len pri čítaní údajov z qubitov. Vďaka inteligentnému, pulznému dizajnu spotrebuje iba desatinu energie oproti najlepším súčasným modelom.
Mnohé dnešné veľké jazykové modely vyžadujú na trénovanie viac ako 1 milión hodín GPU, zatiaľ čo kvantové neurónové siete sľubujú efektívnejšie spracovanie zložitých, vysoko rozmerných dát v porovnaní s klasickými neurónovými sieťami. Okrem zrýchlenia by kvantové počítanie mohlo zásadne zmeniť AI vďaka lepším optimalizačným algoritmom, sofistikovanejším simuláciám modelov a výrazne nižšej spotrebe energie pri trénovaní AI modelov.
„Očakávame, že prvé významné prelomové objavy v oblasti Kvantovej AI sa objavia na konci tohto desaťročia a začiatkom nasledujúceho, keď prejdeme z dnešných hlučných kvantových zariadení k chybovo korigovaným kvantovým počítačom s desiatkami až stovkami logických qubitov,“ vysvetľuje Dr. Ines de Vega, vedúca inovácií v oblasti kvantových technológií v spoločnosti IQM. „Tieto stroje nám umožnia prekročiť čisto experimentálne NISQ kvantové algoritmy a odomknúť praktické, možno aj neočakávané výhody pre AI aplikácie. Prepojenie kvantového počítania a AI má potenciál zásadne ovplyvniť svet. Kvantové počítanie a AI spolu môžu riešiť problémy, ktoré klasické počítače nedokážu, čím urobia AI efektívnejšou, rýchlejšou a výkonnejšou.“