IT之家 Le 17 octobre, Anthropic a publié le 16 octobre une recherche indiquant queSon modèle d'IA Claude a conçu, avec presque aucune intervention humaine, des solutions plus efficaces que les meilleurs circuits publiés pour 8 types de tâches de calcul quantique.
Selon un article de blog cité par IT之家, les ordinateurs quantiques fonctionnent grâce aux qubits, mais les appareils actuels ne possèdent généralement que quelques centaines à quelques milliers de qubits, et sont extrêmement sensibles aux bruits environnementaux tels que la chaleur et les vibrations. Les qubits comme le temps de fonctionnement sont des ressources rares ; la clé pour rendre l'informatique quantique pratique réside donc dans la réduction du nombre de qubits et de portes quantiques nécessaires aux circuits.
Le qubit est « l'unité d'information » du calcul quantique : alors que les ordinateurs classiques utilisent des bits pour représenter 0 ou 1, le qubit peut se trouver dans une superposition de 0 et de 1, c'est-à-dire porter simultanément les « amplitudes de probabilité » des deux états. Cependant, les qubits sont extrêmement fragiles. La chaleur, les vibrations, le bruit électromagnétique et autres facteurs provoquent une décohérence et des erreurs de calcul ; c'est pourquoi les dispositifs quantiques actuels ne possèdent généralement que quelques centaines à quelques milliers de qubits, et nécessitent des températures extrêmement basses, un isolement et des mécanismes de correction d'erreurs.
Les portes quantiques sont des transformations unitaires appliquées à un ou plusieurs qubits, équivalant à la version quantique des portes logiques classiques (telles que AND, NOT), mais elles agissent sur des états de superposition et des états intriqués. Un circuit quantique est un ensemble de portes quantiques disposées dans l'ordre chronologique, auxquelles s'ajoutent des étapes telles que l'initialisation et la mesure.
On mesure généralement le « coût » d'un circuit quantique selon deux indicateurs : le nombre de qubits nécessaires et le nombre de portes quantiques requises. Moins il y a de qubits et de portes, plus la contrainte matérielle, le temps d'exécution et l'accumulation de bruit sont généralement faibles.
L'équipe de recherche d'Anthropic a expliqué à Claude, en langage accessible, 8 tâches provenant de domaines tels que la chimie, l'optimisation, la simulation physique, la théorie des nombres et le calcul numérique, et a mis en place une procédure d'évaluation automatique.
Le programme vérifie si les circuits proposés par Claude sont corrects et les note selon « nombre de qubits × nombre de portes quantiques » ; Claude itère ensuite pour s'améliorer à partir de ce retour, formant ainsi un flux de conception en boucle fermée.
Les résultats montrent que le nouveau design découvert par Claude non seulement réduit le nombre de qubits et de portes quantiques, mais ne constitue pas non plus un simple ajustement mineur des solutions existantes : il propose de nouvelles idées mathématiques et structurelles.
Par exemple, lors de la simulation d'une molécule de sulfure de fer, Claude a exploité la symétrie et la structure répétitive de la molécule pour calculer une partie des résultats une seule fois puis les réutiliser ; dans l'étape de décodage de l'algorithme d'optimisation quantique, il a réduit le coût de l'étape la plus coûteuse à un douzième (1/12).
L'un des résultats représentatifs concerne l'addition de points sur les courbes elliptiques. Après environ 53 heures d'exploration autonome, Claude a proposé un algorithme réversible capable de s'exécuter à rebours sans avoir à stocker l'historique complet des branches, ainsi qu'une série de nouvelles conceptions établissant différents équilibres entre le nombre de qubits et le temps d'exécution.
Les chercheurs estiment que ce type d'avancée pourrait réduire les exigences de taille matérielle pour les applications quantiques pratiques, permettant une arrivée plus rapide des solutions de calcul quantique pour des problèmes tels que la conception de nouveaux médicaments, les batteries performantes, les nouveaux catalyseurs et une production d'engrais plus propre. Toutefois, l'étude souligne également que la conception de circuits quantiques n'est qu'une étape dans la construction d'un ordinateur quantique tolérant aux pannes : la correction d'erreurs, le contrôle matériel et d'autres questions nécessitent encore des percées conjointes.
