Πώς το GPT‑5.6 Sol βοηθά στην εκτέλεση πειραμάτων κβαντικών υπολογιστών

Η κβαντική υπολογιστική είναι μια αναδυόμενη τεχνολογία που αξιοποιεί τις μοναδικές ιδιότητες της κβαντομηχανικής για την επεξεργασία πληροφοριών. Στο μέλλον, θα μπορούσε να προσομοιώνει καλύτερα πολύπλοκα υλικά και μόρια. Σε αντίθεση με τους συμβατικούς επεξεργαστές, οι κβαντικοί επεξεργαστές κατασκευάζονται με κβαντικά bit, γνωστά ως qubit. Η προετοιμασία και η εκτέλεση πειραμάτων με qubit μπορεί να διαρκέσει μήνες και να απαιτήσει από εκατοντάδες έως χιλιάδες προκαταρκτικές μετρήσεις — έργο στο οποίο η τεχνητή νοημοσύνη είναι έτοιμη να συνδράμει.

Η Beatriz Yankelevich, μεταπτυχιακή φοιτήτρια στην Ομάδα Μηχανικής Κβαντικών Συστημάτων (EQuS) του MIT, χρησιμοποίησε το GPT‑5.6 Sol μέσω του Codex για να διερευνήσει κατά πόσο η τεχνητή νοημοσύνη θα μπορούσε να απλοποιήσει την πειραματική ροή εργασίας της. Η ομάδα του MIT μελετά υπεραγώγιμα qubit, τα οποία ψύχονται κοντά στο απόλυτο μηδέν μέσα σε εξειδικευμένες συσκευές που ονομάζονται ψυγεία αραίωσης. Αυτά τα qubit εκτελούν γρήγορα λειτουργίες, ελέγχονται με ακρίβεια μέσω σημάτων μικροκυμάτων και μπορούν να κατασκευαστούν με καθιερωμένες τεχνικές παραγωγής και να διαταχθούν πάνω σε ένα τσιπ.

Αφού ένα τσιπ υπεραγώγιμων qubit κατασκευαστεί, συσκευαστεί και ψυχθεί, οι ερευνητές αλληλεπιδρούν μαζί του αποκλειστικά μέσω λογισμικού, γεγονός που καθιστά τα πειράματα της Yankelevich ιδανικό πεδίο δοκιμών για πράκτορες τεχνητής νοημοσύνης. Η σύνδεση του Codex με το εργαστηριακό λογισμικό που συντονίζει τα πειράματα του επέτρεψε να εκτελεί μετρήσεις, να αναλύει τα αποτελέσματα και να αποφασίζει τι θα δοκιμάσει στη συνέχεια. Η Yankelevich διαπίστωσε ότι το GPT‑5.6 Sol μπορούσε συχνά να ολοκληρώνει αυτόνομα συνήθεις ροές εργασίας μετρήσεων, εξοικονομώντας της πολύ χρόνο και επιτρέποντας την εκτέλεση πειραμάτων χωρίς διαρκή επίβλεψη. Έτσι, μπορούσε να αφιερώνει περισσότερο χρόνο στην ανάλυση αποτελεσμάτων, στον σχεδιασμό πειραμάτων και στον προγραμματισμό των επόμενων βημάτων της έρευνάς της.

Τα υπεραγώγιμα qubit αποκαλούνται συχνά τεχνητά άτομα, επειδή, όπως τα άτομα, μπορούν να καταλαμβάνουν μόνο συγκεκριμένες ενεργειακές στάθμες. Οι παλμοί μικροκυμάτων μετακινούν τα qubit μεταξύ αυτών των σταθμών και ανιχνεύουν την κβαντική τους κατάσταση. Οι ερευνητές σχεδιάζουν και βαθμονομούν τις ακολουθίες παλμών που αποστέλλονται στο τσιπ και στη συνέχεια ψηφιοποιούν και αναλύουν τα σήματα που επιστρέφουν. Αυτές οι μετρήσεις αποκαλύπτουν τις συχνότητες συντονισμού κάθε qubit, επιτρέποντας στους ερευνητές να το ελέγχουν με ακρίβεια, δείχνουν για πόσο διατηρεί τις κβαντικές πληροφορίες και προσδιορίζουν τις ρυθμίσεις που απαιτούνται για την εκτέλεση υπολογισμών.

Η βαθμονόμηση των qubit απαιτεί μια σειρά αλληλεξαρτώμενων μετρήσεων, όπου κάθε αποτέλεσμα καθορίζει τι θα ακολουθήσει. Οι ιδιότητες των qubit μπορεί περιστασιακά να μεταβάλλονται, ενώ απρόσμενες φυσικές συμπεριφορές μπορούν να προκαλέσουν ασυνεπή αποτελέσματα. Οι έμπειροι ερευνητές μπορούν να αναγνωρίζουν αυτές τις αλλαγές και να προσαρμόζονται όταν προκύπτουν. Αυτός ο συνδυασμός ελέγχου μέσω λογισμικού, επαναλαμβανόμενων μετρήσεων και προσαρμοστικής λήψης αποφάσεων καθιστά επίσης τη βαθμονόμηση των qubit ιδιαίτερα κατάλληλη περίπτωση χρήσης για πράκτορες τεχνητής νοημοσύνης.

Η Yankelevich δοκίμασε την ικανότητα του GPT‑5.6 Sol να εκτελεί μετρήσεις σε ένα μη βαθμονομημένο τσιπ έξι qubit, τυπικού τύπου που η EQuS χρησιμοποιεί συστηματικά για την αξιολόγηση της διαδικασίας κατασκευής της. Παρείχε στο Codex εξειδικευμένες δεξιότητες για τις μετρήσεις, οι οποίες εξηγούσαν πώς να εκτελεί και να αξιολογεί κάθε πείραμα. Χρησιμοποιώντας αυτές τις δεξιότητες και τους σχεδιαστικούς στόχους του τσιπ, το GPT‑5.6 Sol επέλεξε τις παραμέτρους μέτρησης, χειρίστηκε τον εξοπλισμό, ανέλυσε τα δεδομένα που προέκυψαν και στη συνέχεια είτε βελτίωσε τη μέτρηση είτε αποθήκευσε το αποτέλεσμα για χρήση στην επόμενη.

Όταν τα σήματα ήταν καθαρά, το Codex ολοκλήρωνε μια τυπική ακολουθία μετρήσεων με ελάχιστη παρέμβαση από τους ερευνητές. Εντόπισε τις συχνότητες μετάβασης του qubit, βαθμονόμησε τους παλμούς που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο και την ανάγνωσή του και προσδιόρισε για πόσο διάστημα διατηρούσε τις κβαντικές πληροφορίες.

Το GPT‑5.6 Sol αντιμετώπιζε περισσότερες δυσκολίες όταν τα πειραματικά σήματα ήταν ασθενή ή παρουσίαζαν θόρυβο. Σε αυτές τις περιπτώσεις, χρειαζόταν περισσότερο χρόνο για να βρει κατάλληλες παραμέτρους μέτρησης και ορισμένες φορές απαιτούσε καθοδήγηση από έναν έμπειρο ερευνητή. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι οι σημερινοί πράκτορες μπορούν να διαχειριστούν σαφώς καθορισμένες πειραματικές ροές εργασίας, αλλά η ερμηνεία αμφίσημων φυσικών αποτελεσμάτων παραμένει πρόκληση.

Η EQuS κατασκευάζει πολλά τέτοια τυπικά τσιπ, καθένα από τα οποία μπορεί να χρειαστεί αρκετές ημέρες εργασίας από έναν ερευνητή για να χαρακτηριστεί. Η ομάδα χρησιμοποιεί πλέον τακτικά πράκτορες για τις συνήθεις μετρήσεις, ώστε οι ερευνητές να μπορούν να επικεντρώνονται σε άλλες εργασίες.

«Μπορώ να αφήνω τους πράκτορες να εκτελούν μετρήσεις για πολλές ώρες τη νύχτα ή όσο εργάζομαι στον καθαρό χώρο», δήλωσε η Yankelevich. «Μπορώ να ελέγχω από το τηλέφωνό μου τι έχουν κάνει και να τους καθοδηγώ, αν κάτι χρειάζεται διόρθωση ή αν θέλω να εξερευνήσω μια διαφορετική κατεύθυνση».

Το άμεσο όφελος είναι ότι οι πράκτορες Codex μπορούν να βοηθούν τους ερευνητές να προχωρούν σταθερά στην ανάλυση πειραμάτων και στις μετρήσεις, χωρίς διαρκή επίβλεψη. Οι έμπειροι ερευνητές ενδέχεται ακόμη να εντοπίζουν τις βέλτιστες ρυθμίσεις βαθμονόμησης ταχύτερα από τα σημερινά μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης. Ωστόσο, εξοικονομώντας τον χρόνο που αφιέρωναν στην παρακολούθηση κάθε βήματος της βαθμονόμησης, οι ερευνητές μπορούν να επικεντρωθούν σε άλλες εργασίες.

Ο συνήθης χαρακτηρισμός ενός τσιπ ακολουθεί μια σχετικά σαφώς καθορισμένη ροή εργασίας. Για νέα πειράματα, η Yankelevich αναθέτει στους πράκτορες Codex πιο περιορισμένους πειραματικούς στόχους, αξιοποιώντας παράλληλα περισσότερο την ικανότητά τους να γράφουν, να τροποποιούν και να δοκιμάζουν νέο κώδικα για έλεγχο, ανάλυση και προσομοίωση. Η απευθείας σύνδεση των πρακτόρων με το εργαστήριο επιτρέπει στην ομάδα να αναθεωρεί τον κώδικα, να τον δοκιμάζει με πραγματικές μετρήσεις και να ολοκληρώνει αυτόνομα μεγαλύτερα τμήματα εργασίας.

«Έχω δημιουργήσει υποδομή που καθοδηγεί τους πράκτορες σε διάφορα μέρη της δουλειάς μου —στις μετρήσεις, τη θεωρία και τον σχεδιασμό τσιπ— και τώρα αρχίζει πραγματικά να αποδίδει», δήλωσε η Yankelevich. «Μπορώ να έχω πολλούς πράκτορες να εργάζονται ταυτόχρονα σε διαφορετικά προβλήματα και να αφιερώνω το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου μου σε εργασίες υψηλότερου επιπέδου —στην ερμηνεία αποτελεσμάτων, την επινόηση πειραμάτων, τον σχεδιασμό των επόμενων βημάτων για τους πράκτορες, την ανάγνωση και τη συγγραφή».