Anthropic опубликовала исследование, показывающее, что её модель Claude Mythos 5 разработала квантовые схемы, требующие до 17 раз меньше вычислительных гейтов, чем самые компактные из ранее опубликованных дизайнов. Результаты от 16 октября появились после недавнего прорыва Google в квантовых вычислениях, снизившего уровень ошибок в экспериментах с процессором Willow.

Согласно исследованию Anthropic, ИИ-модель улучшила восемь схем, охватывающих квантовую химию, физические симуляции, оптимизацию и теорию чисел. Результаты получены в ходе автоматизированных тестов проектирования, и исследователи пока не продемонстрировали эти схемы на квантовом оборудовании.

Меньше гейтов для операций с эллиптическими кривыми

Проект был реализован в рамках программы STEM Fellows от Anthropic под руководством Анд Гу при поддержке физика Алека Кемени. В работе также участвовали исследователи Гарварда Сюзанна Йелин и Михаил Лукин. Исследование рассматривало вычислительные задачи, служащие строительными блоками для более крупных квантовых алгоритмов.

Claude Mythos 5 получил письменные инструкции с описанием восьми задач проектирования схем и работал над решениями с использованием автоматизированного оценщика. Система проверяла каждое предложение на корректность и оценивала эффективность по требованиям к кубитам и количеству квантовых гейтов. Число гейтов — closely отслеживаемый показатель эффективности в квантовых вычислениях, поскольку каждый гейт является операцией, которую должно выполнить оборудование, а на машинах, всё ещё испытывающих трудности со стабильностью кубитов, каждая дополнительная операция увеличивает нагрузку на коррекцию ошибок.

Один эксперимент был посвящён сложению точек эллиптических кривых — операции, требующей модульного обращения для выполнения математических шагов. Claude разработал обратимую версию алгоритма divsteps, которая не сохраняет историю ветвлений в ходе вычислений. Обратимость является постоянным требованием в квантовых вычислениях, поскольку квантовые операции не могут отбрасывать промежуточные значения так, как это делают классические. Полученная схема сократила требования к квантовым гейтам примерно в 17 раз по сравнению с самой компактной из ранее опубликованных схем, хотя потребовала на 12% больше кубитов — компромисс между памятью и вычислительными операциями.

Эти результаты дополняют растущий объём исследований эффективности квантового оборудования и ресурсов, необходимых для сложных криптографических вычислений. Более раннее исследование Google по квантовым вычислениям рассматривало, как будущие машины смогут поставить под угрозу шифрование на эллиптических кривых, используемое в Bitcoin. Поскольку цифровые подписи Bitcoin основаны на той же арифметике эллиптических кривых, стоимость таких операций, как сложение точек, является одним из входных параметров, определяющих оценки того, насколько большой должна быть будущая квантовая машина.

Эксперимент Anthropic длился около 53 часов, в которых Claude многократно тестировал и дорабатывал свой математический подход. Исследователи проверили метод модульного обращения с помощью численных симуляций и формальных математических доказательств с использованием ПО Lean — ассистента доказательств с открытым исходным кодом, проверяющего каждый шаг математического рассуждения.

Улучшение в 12x при декодировании квантовой коррекции ошибок

Claude Mythos 5 достиг ещё одного улучшения при работе над декодированием Рида — Соломона в рамках алгоритма оптимизации Decoded Quantum Interferometry. Модель заменила подход с расширенным алгоритмом Евклида на алгоритм Берлекэмпа — Мэсси, сократив количество операций, необходимых при декодировании. Берлекэмп — Мэсси — классический метод декодирования, появившийся в 1960-х годах, который до сих пор остаётся стандартным инструментом для кодов Рида — Соломона, широко используемых в системах хранения данных и связи.

Переработанная схема сократила требования к гейтам примерно в 12 раз по сравнению с предыдущей конструкцией Google. На 403 миллионах тестовых образцов Claude уменьшил резервную память с 665 кубитов до 19 при заданном допустимом уровне ошибок.

Это улучшения дизайнов схем, а не завершённые вычисления на физических квантовых процессорах. Современное оборудование по-прежнему сталкивается с проблемами стабильности кубитов, коррекции ошибок и ресурсами, необходимыми для продолжительных вычислений.

Криптоиндустрия готовится к квантовым угрозам

Исследование появилось в то время, когда криптовалютные компании готовятся к возможным будущим квантовым атакам на существующие системы цифровых подписей. Более ранние исследования квантовых угроз криптовалютам рассматривали, как достижения в области искусственного интеллекта могут повлиять на сроки криптографической безопасности.

Тем временем Coinbase недавно призвала разработчиков Bitcoin начать подготовку обновлений, устойчивых к квантовым угрозам, предупредив, что внедрение может занять годы. Рекомендации биржи охватывали альтернативные системы подписей и дизайны кошельков, способные поддержать будущий переход.

Anthropic продолжает развивать модели Claude для научных исследований и решения технических задач, включая программирование и математические приложения. Её более ранний релиз Claude Opus 5.5 был сосредоточен на производительности в программировании и профессиональных приложениях.

Последние результаты требуют дальнейших испытаний, особенно на физических квантовых компьютерах. Anthropic не объявила о демонстрации на оборудовании или графике внедрения новых схем. Пока такая демонстрация не состоялась, заявленная экономия гейтов существует лишь в симуляциях и формальных доказательствах, а не на реальной машине, и останется ли переход Bitcoin на квантово-устойчивые технологии на уровне рекомендаций — пока неизвестно.