Com GPT‑5.6 Sol ajuda a dur a terme experiments de computació quàntica

La computació quàntica és una tecnologia emergent que aprofita les propietats úniques de la mecànica quàntica per processar informació. En el futur podria simular millor materials i molècules complexos. A diferència dels processadors convencionals, els processadors quàntics es construeixen amb bits quàntics, o cúbits. Preparar i executar experiments amb cúbits pot requerir mesos i entre centenars i milers de mesures preliminars, una feina en què la IA pot ser de gran ajuda.

Beatriz Yankelevich, estudiant de postgrau del Grup de Sistemes Quàntics d'Enginyeria (EQuS) del MIT, va utilitzar GPT‑5.6 Sol, integrat amb Codex, per explorar si la IA podia agilitzar el seu flux de treball experimental. El grup del MIT estudia cúbits superconductors, que es refreden fins a prop del zero absolut dins d'uns dispositius especialitzats anomenats refrigeradors de dilució. Aquests cúbits executen operacions ràpidament, es controlen amb precisió mitjançant senyals de microones i es poden fabricar amb tècniques conegudes i disposar en un xip.

Un cop fabricat, encapsulat i refredat un xip de cúbits superconductors, els investigadors hi interactuen exclusivament mitjançant programari. Això converteix els experiments de Yankelevich en un banc de proves natural per als agents d'IA. Connectar Codex al programari de laboratori que coordina els experiments li va permetre executar mesures, analitzar-ne els resultats i decidir què provar després. Yankelevich va comprovar que GPT‑5.6 Sol sovint podia completar de manera autònoma els fluxos rutinaris de mesurament, fet que li estalviava molt de temps i permetia executar experiments sense supervisió contínua. Això li va permetre dedicar més temps a analitzar resultats, dissenyar experiments i planificar els passos següents de la recerca.

Els cúbits superconductors sovint s'anomenen àtoms artificials perquè, com els àtoms, només poden ocupar nivells d'energia específics. Els polsos de microones desplacen els cúbits entre aquests nivells i sondegen el seu estat quàntic. Els investigadors dissenyen i calibren les seqüències de polsos enviades al xip i, després, digitalitzen i analitzen els senyals de retorn. Aquestes mesures revelen les freqüències de ressonància de cada cúbit, cosa que permet controlar-lo amb precisió; quant de temps conserva la informació quàntica, i els paràmetres necessaris per efectuar càlculs.

Calibrar cúbits requereix una sèrie de mesures interdependents, en què cada resultat determina què cal fer a continuació. De vegades, les propietats dels cúbits poden variar, i un comportament físic inesperat pot provocar resultats incoherents. Els investigadors experimentats poden reconèixer aquests canvis i adaptar-s'hi quan es produeixen. Aquesta combinació de control per programari, mesures repetides i presa de decisions adaptativa també fa del calibratge de cúbits un cas d'ús especialment interessant per als agents d'IA.

Yankelevich va posar a prova la capacitat de GPT‑5.6 Sol per executar mesures en un xip de sis cúbits sense calibrar, d'un tipus estàndard que EQuS utilitza habitualment per avaluar el seu procés de fabricació. Va proporcionar a Codex habilitats específiques de mesurament que explicaven com executar i avaluar cada experiment. A partir d'aquestes habilitats i dels objectius de disseny del xip, GPT‑5.6 Sol va triar els paràmetres de mesurament, va operar el maquinari, va analitzar les dades obtingudes i, després, va perfeccionar la mesura o en va desar el resultat per utilitzar-lo en la següent.

Quan els senyals eren clars, Codex completava una seqüència estàndard de mesures amb poca intervenció dels investigadors. Va identificar les freqüències de transició del cúbit, va calibrar els polsos emprats per controlar-lo i llegir-lo, i va determinar quant de temps conservava la informació quàntica.

GPT‑5.6 Sol va tenir més dificultats quan els senyals experimentals eren febles o sorollosos. En aquests casos, trigava més a trobar paràmetres de mesurament adequats i, de vegades, necessitava l'orientació d'un investigador experimentat. Els resultats indiquen que els agents actuals poden gestionar fluxos de treball experimentals ben definits, però interpretar resultats físics ambigus continua sent un repte.

EQuS fabrica molts d'aquests xips estàndard, cadascun dels quals pot requerir diversos dies de feina d'un investigador per caracteritzar-lo. Ara el grup utilitza habitualment agents per gestionar les mesures rutinàries, cosa que permet als investigadors centrar-se en altres tasques.

"Puc deixar que els agents executin mesures durant moltes hores a la nit o mentre treballo a la sala blanca", va dir Yankelevich. "Puc consultar-los des del telèfon, veure què han fet i orientar-los si cal corregir alguna cosa o si vull explorar una direcció diferent."

L'avantatge immediat és que els agents de Codex poden ajudar els investigadors a avançar de manera constant en l'anàlisi experimental i les mesures sense una supervisió contínua. És possible que els investigadors experimentats encara puguin identificar els millors paràmetres de calibratge més de pressa que els models d'IA actuals. Però, en estalviar-se el temps que abans dedicaven a supervisar cada pas del procés de calibratge, poden centrar-se en altres tasques.

La caracterització rutinària dels xips segueix un flux de treball relativament ben definit. En els experiments nous, Yankelevich assigna als agents de Codex objectius experimentals més acotats i aprofita més la seva capacitat per escriure, modificar i provar codi nou de control, anàlisi i simulació. Connectar els agents directament al laboratori permet al grup revisar el codi, provar-lo amb mesures reals i completar de manera autònoma trams de feina més llargs.

"He creat una infraestructura per guiar els agents en diverses parts de la meva feina —mesurament, teoria i disseny de xips—, i ara realment comença a donar fruits", va dir Yankelevich. "Puc tenir diversos agents treballant alhora en problemes diferents, i dedico la major part del temps a tasques de més nivell: interpretar resultats, concebre experiments, planificar els passos següents dels agents, llegir i escriure."