Švédski vedci dosiahli významný prelom v oblasti kvantového počítania, ktorý by mohol dramaticky urýchliť aplikácie umelej inteligencie a zmeniť spôsob, akým sa AI modely trénujú a nasadzujú.
Dňa 24. júna 2025 tím pod vedením doktoranda Yina Zenga na Chalmersovej technickej univerzite predstavil pulzom riadený zosilňovač qubitov, ktorý rieši jeden z najväčších problémov pri škálovaní kvantových počítačov: spotrebu energie a tvorbu tepla.
Inovatívny zosilňovač sa aktivuje iba pri čítaní informácií z qubitov a spotrebuje len desatinu energie oproti najlepším dnešným zosilňovačom bez straty výkonu. Toto výrazné zníženie spotreby energie pomáha predchádzať strate kvantového stavu qubitov – javu známemu ako dekoherencia – ktorý doteraz výrazne obmedzoval možnosti kvantového počítania.
„Toto je najcitlivejší zosilňovač, aký je dnes možné postaviť pomocou tranzistorov,“ vysvetľuje Zeng, hlavný autor štúdie publikovanej v IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. „Podarilo sa nám znížiť jeho spotrebu energie na desatinu oproti najlepším dnešným zosilňovačom bez kompromisov vo výkone.“
Tím využil genetické programovanie na inteligentné riadenie zosilňovača, čo mu umožňuje reagovať na prichádzajúce pulzy qubitov už za 35 nanosekúnd. Táto rýchlosť je kľúčová, keďže kvantové informácie sa prenášajú v pulzoch a zosilňovač musí byť schopný aktivovať sa dostatočne rýchlo, aby držal krok s čítaním qubitov.
Profesor Jan Grahn, ktorý výskum viedol, poznamenáva: „Táto štúdia ponúka riešenie pre budúce škálovanie kvantových počítačov, kde teplo generované týmito zosilňovačmi qubitov predstavuje zásadný limitujúci faktor.“
Dôsledky pre AI sú zásadné. Nedávne experimenty výskumníkov z Viedenskej univerzity ukázali, že aj malé kvantové počítače môžu vďaka novým fotonickým kvantovým obvodom zlepšiť výkon strojového učenia. Ich zistenia naznačujú, že dnešná kvantová technológia už nie je len experimentálna – môže priniesť praktické výhody pre konkrétne AI aplikácie.
Kvantové počítače využívajú princípy kvantovej mechaniky, vďaka čomu môžu qubity existovať v niekoľkých stavoch súčasne. To im umožňuje riešiť zložité úlohy ďaleko za hranicami možností klasických počítačov. Už s 20 qubitmi dokáže kvantový počítač reprezentovať viac ako milión rôznych stavov naraz.
S rastúcim počtom qubitov rastie výpočtový výkon kvantových počítačov exponenciálne, no zároveň sa zvyšuje aj náročnosť riadenia tepla a predchádzania dekoherencii. Prelomový objav z Chalmersu tento problém priamo rieši a môže umožniť vývoj väčších, stabilnejších kvantových systémov špeciálne optimalizovaných pre AI úlohy.
Odborníci predpovedajú, že kvantom posilnená AI by mohla revolučne zmeniť oblasti ako objavovanie nových liekov, materiálový výskum, finančné modelovanie či riešenie komplexných optimalizačných problémov, ktoré sú dnes neprekonateľné aj pre najvýkonnejšie superpočítače.