Hogyan segíti a GPT‑5.6 Sol a kvantumszámítási kísérleteket

A kvantumszámítás olyan kialakulóban lévő technológia, amely a kvantummechanika egyedi tulajdonságait használja fel az információk feldolgozására. Egy nap lehetővé teheti az összetett anyagok és molekulák pontosabb szimulációját. A hagyományos processzorokkal ellentétben a kvantumprocesszorok kvantumbitekből, azaz kubitekből épülnek fel. A kubitkísérletek előkészítése és végrehajtása hónapokig tarthat, és több száz vagy akár több ezer előzetes mérést igényelhet – ebben a munkában az MI is segítséget nyújthat.

Beatriz Yankelevich, az MIT kvantumrendszerekkel foglalkozó mérnöki csoportjának (Engineering Quantum Systems Group, EQuS) doktorandusza a Codexhez kapcsolt GPT‑5.6 Sol segítségével vizsgálta, hogy az MI egyszerűsítheti-e kísérleti munkafolyamatát. Az MIT csoportja szupravezető kubiteket vizsgál, amelyeket hígításos hűtőberendezéseknek nevezett speciális eszközökben hűtenek közel az abszolút nulla fokig. Ezek a kubitek gyorsan hajtanak végre műveleteket, mikrohullámú jelekkel pontosan vezérelhetők, jól ismert gyártási eljárásokkal készíthetők, és lapkán helyezhetők el.

Miután egy szupravezető kubitlapkát legyártottak, tokozásba helyeztek és lehűtöttek, a kutatók kizárólag szoftveren keresztül lépnek kapcsolatba vele. Yankelevich kísérletei ezért természetes tesztkörnyezetet kínálnak az MI-ügynököknek. Miután a Codexet csatlakoztatták a kísérleteket koordináló laboratóriumi szoftverhez, méréseket végezhetett, elemezhette az eredményeket, és eldönthette, mivel érdemes folytatni. Yankelevich azt tapasztalta, hogy a GPT‑5.6 Sol gyakran önállóan is el tudja végezni a rutinszerű mérési munkafolyamatokat. Ezzel jelentős időt takarított meg számára, és lehetővé tette, hogy a kísérletek folyamatos felügyelet nélkül fussanak. Így több időt fordíthatott az eredmények elemzésére, a kísérletek megtervezésére és kutatása következő lépéseinek kidolgozására.

A szupravezető kubiteket gyakran mesterséges atomoknak nevezik, mert az atomokhoz hasonlóan csak meghatározott energiaszinteket foglalhatnak el. A mikrohullámú impulzusok e szintek között mozgatják a kubiteket, és vizsgálják kvantumállapotukat. A kutatók megtervezik és kalibrálják a lapkára küldött impulzussorozatokat, majd digitalizálják és elemzik a visszatérő jeleket. Ezek a mérések feltárják az egyes kubitek rezonanciafrekvenciáit, ami lehetővé teszi pontos vezérlésüket; megmutatják, mennyi ideig őrzik meg a kvantuminformációt; valamint meghatározzák a számítások elvégzéséhez szükséges beállításokat.

A kubitek kalibrálásához egymástól függő mérések sorozatára van szükség, amelyeknél minden eredmény meghatározza a következő lépést. A kubitek tulajdonságai időnként eltolódhatnak, a váratlan fizikai viselkedés pedig következetlen eredményeket okozhat. A tapasztalt kutatók felismerik ezeket a változásokat, és alkalmazkodni tudnak hozzájuk. A szoftveres vezérlés, az ismételt mérések és az alkalmazkodó döntéshozatal együtt a kubitkalibrációt is ígéretes felhasználási területté teszi az MI-ügynökök számára.

Yankelevich egy kalibrálatlan, hatkubites lapkán tesztelte, hogy a GPT‑5.6 Sol képes-e méréseket végezni. Ez az EQuS által a gyártási folyamat teljesítményének rendszeres értékelésére használt szabványos lapkatípusok egyike. A Codex számára mérésenként külön készségeket biztosított, amelyek ismertették az egyes kísérletek végrehajtásának és kiértékelésének módját. E készségek és a lapka tervezési célértékei alapján a GPT‑5.6 Sol kiválasztotta a mérési paramétereket, működtette a hardvert, elemezte a kapott adatokat, majd finomította a mérést, vagy mentette az eredményt a következő méréshez.

Amikor a jelek egyértelműek voltak, a Codex minimális kutatói beavatkozással végrehajtotta a szokásos mérési sorozatot. Azonosította a kubit átmeneti frekvenciáit, kalibrálta a vezérléséhez és kiolvasásához használt impulzusokat, valamint meghatározta, mennyi ideig őrzi meg a kubit a kvantuminformációt.

A gyenge vagy zajos kísérleti jelek nagyobb nehézséget okoztak a GPT‑5.6 Sol számára. Ilyenkor hosszabb időbe telt megtalálnia a megfelelő mérési paramétereket, és néha tapasztalt kutató útmutatására is szüksége volt. Az eredmények arra utalnak, hogy a jelenlegi ügynökök képesek kezelni a világosan meghatározott kísérleti munkafolyamatokat, a kétértelmű fizikai eredmények értelmezése azonban továbbra is kihívást jelent.

Az EQuS sok ilyen szabványos lapkát gyárt, amelyek karakterizálása egy kutatónak egyenként több napig is eltarthat. A csoport ma már rendszeresen ügynökökre bízza a rutinszerű méréseket, így a kutatók más feladatokra összpontosíthatnak.

„Az ügynökök éjszaka vagy akkor is órákon át végezhetnek méréseket, amikor én a tisztatérben dolgozom” – mondta Yankelevich. „A telefonomról ellenőrizhetem, mit végeztek el, és irányt mutathatok nekik, ha valamit javítani kell, vagy ha más irányt szeretnék feltárni.”

A közvetlen előny az, hogy a Codex-ügynökök folyamatos felügyelet nélkül segíthetik a kutatókat a kísérleti elemzések és mérések egyenletes előrehaladásában. A tapasztalt kutatók továbbra is gyorsabban találhatják meg a legjobb kalibrációs beállításokat, mint a jelenlegi MI-modellek. Mivel azonban már nem kell a kalibrációs folyamat minden lépését figyelniük, a kutatók más feladatokra összpontosíthatnak.

A lapkák rutinszerű karakterizálása viszonylag jól meghatározott munkafolyamatot követ. Az újszerű kísérleteknél Yankelevich szűkebb kísérleti célokat ad a Codex-ügynököknek, miközben nagyobb mértékben támaszkodik arra, hogy azok új kódot írjanak, módosítsanak és teszteljenek a vezérléshez, az elemzéshez és a szimulációhoz. Az ügynökök közvetlen laboratóriumi csatlakoztatásával a csoport módosíthatja a kódot, valós mérésekkel tesztelheti, és hosszabb munkafolyamatokat végezhet el önállóan.

„Olyan infrastruktúrát építettem ki, amely végigvezeti az ügynököket a munkám több területén – a mérésektől az elméleten át a lapkatervezésig –, és ez most kezd igazán megtérülni” – mondta Yankelevich. „Egyszerre több ügynököt is dolgoztathatok különböző problémákon, így az időm nagy részét magasabb szintű feladatokra fordítom: az eredmények értelmezésére, kísérletek kidolgozására, az ügynökök következő lépéseinek megtervezésére, olvasásra és írásra.”