Відбувся революційний прорив у сфері квантових обчислень, який може суттєво прискорити розвиток і застосування штучного інтелекту.
Дослідники з Технічного університету Чалмерса (Швеція) створили надзвичайно ефективний підсилювач, який, за їх словами, є «найчутливішим підсилювачем, який сьогодні можна створити на транзисторах». Команді вдалося знизити енергоспоживання пристрою до однієї десятої від найкращих сучасних підсилювачів без втрати продуктивності.
Інновація полягає у розумній конструкції, яка вмикається лише під час зчитування даних з кубітів. Завдяки цьому знижується енергоспоживання, мінімізується вплив на кубіти і відкривається шлях до створення більших і потужніших квантових комп’ютерів. Зчитування квантової інформації — надзвичайно делікатний процес: навіть незначні коливання температури, шум чи електромагнітні перешкоди можуть призвести до втрати квантового стану кубітів. Оскільки підсилювачі генерують тепло, що спричиняє декогеренцію, дослідники давно шукають більш ефективні підсилювачі для кубітів.
На відміну від інших малошумних підсилювачів, новий пристрій працює імпульсно — активується лише тоді, коли потрібно підсилити сигнал кубіта, а не перебуває у постійному режимі. Оскільки квантова інформація передається імпульсами, ключовим викликом було забезпечити достатньо швидке вмикання підсилювача для синхронізації зі зчитуванням кубітів. Команда Чалмерса вирішила це завдання за допомогою генетичного програмування, що дозволило інтелектуально керувати підсилювачем і реагувати на імпульси кубітів лише за 35 наносекунд.
Цей прорив є критично важливим для масштабування квантових комп’ютерів із суттєво більшою кількістю кубітів. Зі зростанням числа кубітів зростає й обчислювальна потужність, а також здатність вирішувати надскладні задачі. Однак більші квантові системи потребують більше підсилювачів, що призводить до збільшення енергоспоживання і ризику декогеренції. «Це дослідження пропонує рішення для майбутнього масштабування квантових комп’ютерів, де тепло, яке генерують підсилювачі кубітів, є основним обмежувальним фактором», — зазначає Ян Гран, професор мікрохвильової електроніки Чалмерса.
Прорив збігся з нещодавніми дослідженнями, які показали: навіть маломасштабні квантові комп’ютери можуть підвищувати продуктивність машинного навчання завдяки новим фотонним квантовим схемам. Це свідчить, що сучасні квантові технології вже виходять за межі експериментів і здатні перевершувати класичні системи у певних завданнях.
Квантові комп’ютери мають потенціал вирішувати задачі, які недосяжні для найпотужніших сучасних машин, відкриваючи нові можливості у розробці ліків, кібербезпеці, штучному інтелекті та логістиці. Надефективний підсилювач, створений у Чалмерсі, вмикається лише під час зчитування даних з кубітів. Завдяки розумній імпульсній архітектурі він споживає лише десяту частину енергії, необхідної найкращим сучасним моделям.
Багато сучасних великих мовних моделей потребують понад мільйон годин роботи GPU для навчання, тоді як квантові нейронні мережі обіцяють ефективніше опрацьовувати складні, багатовимірні дані порівняно з класичними нейромережами. Окрім прискорення, квантові обчислення можуть революціонізувати ШІ завдяки вдосконаленим алгоритмам оптимізації, складнішим симуляціям моделей і суттєвому зниженню енергоспоживання під час навчання ШІ-моделей.
«Ми очікуємо перших значних проривів у сфері квантового ШІ вже наприкінці цього десятиліття та на початку наступного, коли ми перейдемо від сучасних шумних квантових пристроїв до квантових комп’ютерів із виправленням помилок і десятками чи сотнями логічних кубітів», — пояснює докторка Інес де Вега, керівниця напряму квантових інновацій у компанії IQM. — «Ці машини дозволять нам перейти від суто експериментальних NISQ-алгоритмів до практичних і потенційно неочікуваних переваг для застосування ШІ. Поєднання квантових обчислень і ШІ може мати величезний вплив на світ. Квантові технології та ШІ разом здатні вирішувати задачі, які класичні комп’ютери не можуть, роблячи ШІ ефективнішим, швидшим і потужнішим».