Anthropic opublikował badania pokazujące, że jego model Claude Mythos 5 opracował obwody kwantowe wymagające nawet 17 razy mniejszej liczby bramek obliczeniowych niż najmniejsze dotychczas opublikowane projekty. Wyniki z 16 października następują po niedawnym przełomie Google w dziedzinie informatyki kwantowej, który zmniejszył liczbę błędów podczas eksperymentów z procesorem Willow.

Według badań firmy Anthropic model AI ulepszył osiem projektów obwodów obejmujących chemię kwantową, symulacje fizyczne, optymalizację i teorię liczb. Wyniki pochodzą z automatycznych testów projektowych, a badacze nie zaprezentowali jeszcze obwodów na sprzęcie kwantowym.

Mniej bramek dla operacji na krzywych eliptycznych

Projekt został przeprowadzony w ramach programu STEM Fellows firmy Anthropic, kierowanego przez Andiego Gu przy wsparciu fizyka Aleka Kemeny'ego. Wkład miały również badaczki i badacze z Harvardu, Susanne Yelin i Mikhail Lukin. Prace obejmowały zadania obliczeniowe stanowiące budulec większych algorytmów kwantowych.

Claude Mythos 5 otrzymał pisemne instrukcje opisujące osiem problemów projektowania obwodów i pracował nad rozwiązaniami za pomocą automatycznego ewaluatora. System sprawdzał poprawność każdej propozycji i mierzył efektywność poprzez zapotrzebowanie na kubity oraz liczbę bramek kwantowych. Liczba bramek jest ściśle obserwowanym miernikiem efektywności w obliczeniach kwantowych, ponieważ każda bramka to operacja, którą sprzęt musi wykonać, a na maszynach wciąż zmagających się ze stabilnością kubitów każda dodatkowa operacja zwiększa obciążenie korekcją błędów.

Jeden z eksperymentów koncentrował się na dodawaniu punktów na krzywych eliptycznych — operacji wymagającej inwersji modularnej do wykonania kroków matematycznych. Claude opracował odwracalną wersję algorytmu divsteps, która unika przechowywania historii rozgałęzień podczas obliczeń. Odwracalność jest stałym wymogiem w obliczeniach kwantowych, ponieważ operacje kwantowe nie mogą odrzucać wartości pośrednich w taki sposób, w jaki mogą to robić klasyczne. Powstały projekt zmniejszył zapotrzebowanie na bramki kwantowe około 17 razy w porównaniu z najmniejszym dotychczas opublikowanym obwodem, choć wymagał o 12% więcej kubitów — to kompromis między pamięcią a operacami obliczeniowymi.

Wyniki zasilają rosnący nurt badań nad efektywnością sprzętu kwantowego i zasobami potrzebnymi do złożonych obliczeń kryptograficznych. Wcześniejsze badania Google nad informatyką kwantową analizowały, jak przyszłe maszyny mogłyby zagrozić szyfrowaniu opartemu na krzywych eliptycznych, używanemu w Bitcoin. Ponieważ cyfrowe podpisy Bitcoina opierają się na tej samej arytmetyce krzywych eliptycznych, koszt operacji takich jak dodawanie punktów jest jednym z parametrów kształtujących szacunki dotyczące tego, jak duża musiałaby być przyszła maszyna kwantowa.

Eksperyment firmy Anthropic trwał około 53 godzin, w trakcie których Claude wielokrotnie testował i doskonalił swoje podejście matematyczne. Badacze zweryfikowali metodę inwersji modularnej poprzez symulacje numeryczne i formalne dowody matematyczne z użyciem oprogramowania Lean — otwartoźródłowego asystenta dowodowego, który sprawdza każdy krok argumentu matematycznego.

12-krotna poprawa w dekodowaniu korekcji błędów kwantowych

Claude Mythos 5 osiągnął kolejną poprawę, pracując nad dekodowaniem Reeda–Solomona w ramach algorytmu optymalizacji Decoded Quantum Interferometry. Model zastąpił podejście z rozszerzonym algorytmem Euklidesa algorytmem Berlekampa–Massey'ego, redukując liczbę operacji wymaganych podczas dekodowania. Berlekamp–Massey to klasyczna technika dekodowania pochodząca z lat 60., wciąż standardowe narzędzie dla kodów Reeda–Solomona, szeroko stosowanych w systemach pamięci masowej i komunikacji.

Przeprojektowany obwód zmniejszył zapotrzebowanie na bramki około 12 razy w porównaniu z wcześniejszą konstrukcją Google. W 403 milionach próbek testowych Claude zredukował zarezerwowaną pamięć z 665 kubitów do 19 przy określonym dopuszczalnym poziomie błędów.

Są to ulepszenia projektów obwodów, a nie ukończone obliczenia na fizycznych procesorach kwantowych. Obecny sprzęt wciąż stoi przed wyzwaniami związanymi ze stabilnością kubitów, korekcją błędów oraz zasobami potrzebnymi do rozszerzonych obliczeń.

Sektor krypto przygotowuje się na zagrożenia kwantowe

Badania pojawiają się w momencie, gdy firmy kryptowalutowe przygotowują się na możliwe przyszłe ataki kwantowe na istniejące systemy podpisów cyfrowych. Wcześniejsze badania nad zagrożeniami kwantowymi dla kryptowalut analizowały, jak postępy sztucznej inteligencji mogą wpłynąć na harmonogramy bezpieczeństwa kryptograficznego.

Tymczasem Coinbase niedawno wezwał deweloperów Bitcoin do rozpoczęcia przygotowań uaktualnień odpornych na komputery kwantowe, ostrzegając, że wdrożenie może zająć lata. Rekomendacje giełdy obejmowały alternatywne systemy podpisów i projekty portfeli, które mogłyby wesprzeć przyszłe przejścia.

Anthropic kontynuuje rozwój modeli Claude do badań naukowych i rozwiązywania problemów technicznych, w tym zastosowań programistycznych i matematycznych. Wcześniejsza wersja Claude Opus 5.5 koncentrowała się na wydajności w kodowaniu i zastosowaniach profesjonalnych.

Najnowsze wyniki wciąż wymagają dalszych testów, w szczególności na fizycznych komputerach kwantowych. Anthropic nie ogłosiłacji sprzętowej ani harmonogramu wdrożenia nowo zaprojektowanych obwodów. Dopóki taka demonstracja nie się odbędzie, zgłoszone oszczędności bramek istnieją w symulacjach i dowodach formalnych, a nie na maszynie — a to, czy przejście Bitcoina na rozwiązania odporne kwantowo wykrzcze poza etap rekomendacji, pozostaje kwestią otwartą.