Главное

  • Claude доработал восемь базовых квантовых операций для разных вычислительных задач.
  • В семи из восьми задач модель превзошла опубликованные решения по числу кубитов и вентилей.
  • Работа существует только как программная реализация и ещё не прошла независимое рецензирование.

Работу возглавил участник программы STEM Fellows Anthropic Анди Гу вместе с учёными Гарвардского университета и QuEra Computing.

Восемь операций применяются в химии, задачах оптимизации, моделировании физических систем, теории чисел и численных вычислениях. Квантовый вентиль это элементарная операция, из которых складываются вычисления, а кубит это единица информации квантового компьютера.

Anthropic передала Claude описания задач на обычном языке и подключила автоматическую проверку. Модель предлагала схемы, программа проверяла их правильность и выставляла балл. Между раундами Claude улучшал следующий вариант без участия человека.

Балл рассчитывали как произведение числа кубитов на число вентилей. Этот показатель приблизительно отражает время работы схемы: меньшее значение означает более простую реализацию алгоритма на будущем оборудовании.

В восьмой задаче Claude нашёл новую обратимую архитектуру для модульного обращения.

На сложности этой задачи основана безопасность ряда криптографических систем. Обычные компьютеры выполняют модульное обращение с помощью метода divsteps, но для квантовой схемы нужно сохранять информацию о промежуточных шагах.

Claude предложил восстанавливать эти данные из текущего состояния вычислений. Модель вывела формулу после доказательства новых алгебраических тождеств, а её правильность проверили численным моделированием и системой формальных доказательств Lean.

На решение задачи модель потратила 53 часа. Человек поставил исходную задачу и отдельно попросил расширить поиск вариантов.

Claude также оптимизировал алгоритм Decoded Quantum Interferometry для задач оптимизации. В его декодере, то есть части, восстанавливающей данные, модель заменила расширенный алгоритм Евклида методом Берлекэмпа и Мэсси.

Для проверки декодера Claude выполнил 403 млн тестов. В большинстве случаев достаточно памяти для одного значения, 19 кубитов, хотя для худшего случая требовалось бы 665 кубитов. Примерно один запуск из 10 000 завершался ошибкой, что авторы сочли допустимым уровнем. Число вентилей в этой схеме уменьшилось примерно в 12 раз по сравнению с предыдущей конструкцией Google Quantum AI.

На ранних этапах Claude часто перепроверял уже подтверждённые результаты и выбирал известные подходы. Для расширения поиска модель запускали с несколькими вариантами решений параллельно.

Схемы проверяли на классическом компьютере. Работа опубликована как препринт, то есть предварительная научная статья, и ещё не прошла независимую проверку другими специалистами.

Подробности опубликованы на странице forklog.com.