Шведські дослідники досягли значного прориву у квантових обчисленнях, який може радикально прискорити застосування штучного інтелекту та змінити підходи до навчання й розгортання моделей ШІ.
24 червня 2025 року команда під керівництвом докторанта Їнь Цзена з Технічного університету Чалмерса представила імпульсний підсилювач кубітів, що вирішує одну з найважливіших проблем масштабування квантових комп’ютерів — споживання енергії та тепловиділення.
Інноваційний підсилювач активується лише під час зчитування інформації з кубітів, споживаючи при цьому лише одну десяту енергії порівняно з найкращими сучасними підсилювачами, не поступаючись у продуктивності. Таке суттєве зниження енергоспоживання допомагає запобігти втраті кубітами свого квантового стану — явища, відомого як декогеренція, що довгий час було основним обмеженням для розвитку квантових обчислень.
«Це найчутливіший підсилювач, який можна сьогодні створити на основі транзисторів», — пояснює Їнь Цзен, перший автор дослідження, опублікованого в журналі IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. «Нам вдалося знизити його енергоспоживання до однієї десятої від рівня найкращих сучасних підсилювачів без втрати продуктивності».
Команда використала генетичне програмування для інтелектуального керування підсилювачем, що дозволяє йому реагувати на вхідні імпульси кубітів лише за 35 наносекунд. Така швидкість є критично важливою, оскільки квантова інформація передається імпульсами, і підсилювач повинен активуватися досить швидко, щоб встигати за зчитуванням кубітів.
Професор Ян Гран, який керував дослідженням, зазначає: «Ця робота пропонує рішення для майбутнього масштабування квантових комп’ютерів, де тепло, що генерується підсилювачами кубітів, є головним обмежувальним фактором».
Наслідки для ШІ є надзвичайно важливими. Недавні експерименти дослідників Віденського університету показали, що навіть маломасштабні квантові комп’ютери можуть підвищувати ефективність машинного навчання завдяки новим фотонним квантовим схемам. Їхні результати свідчать, що сучасні квантові технології вже можуть приносити практичну користь для окремих застосувань у сфері ШІ, а не залишаються лише експериментальними.
Квантові комп’ютери використовують принципи квантової механіки, дозволяючи кубітам перебувати одночасно у кількох станах. Це дає змогу обробляти надзвичайно складні задачі, недосяжні для класичних комп’ютерів. Лише з 20 кубітами квантовий комп’ютер може представляти понад мільйон різних станів одночасно.
Зі збільшенням кількості кубітів у квантових комп’ютерах їхня обчислювальна потужність зростає експоненційно, але водночас ускладнюється керування тепловиділенням і запобігання декогеренції. Прорив Чалмерса безпосередньо вирішує цю проблему, потенційно відкриваючи шлях до створення більших і стабільніших квантових систем, спеціально оптимізованих для навантажень ШІ.
Експерти прогнозують, що квантово-посилений ШІ може здійснити революцію у сферах відкриття нових ліків, матеріалознавства, фінансового моделювання та вирішення складних оптимізаційних задач, які наразі залишаються недосяжними навіть для найпотужніших суперкомп’ютерів.